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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
ENSILAGEM DE AVEIA PRETA: ESTABILIDADE
AERÓBIA, PERDAS DE NUTRIENTES E POTENCIAL
POLUIDOR DO EFLUENTE
Autor: Samuel Laudelino Silva
Orientador: Prof. Dr. Clóves Cabreira Jobim
MARINGÁ
Estado do Paraná
abril - 2014
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
ENSILAGEM DE AVEIA PRETA: ESTABILIDADE
AERÓBIA, PERDAS DE NUTRIENTES E POTENCIAL
POLUIDOR DO EFLUENTE
Autor: Samuel Laudelino Silva
Orientador: Prof. Dr. Clóves Cabreira Jobim
Tese apresentada, como parte das exigências
para obtenção do título de DOUTOR EM
ZOOTECNIA, no Programa de Pós-Graduação
em Zootecnia da Universidade Estadual de
Maringá - Área de concentração: Pastagens e
Forragicultura.
MARINGÁ
Estado do Paraná
abril - 2014
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)
Silva, Samuel Laudelino
S586e Ensilagem de aveia preta: estabilidade aeróbia,
perdas de nutrientes e potencial poluidor do
efluente / Samuel Laudelino Silva. -- Maringá,
2014.
79 f. : il.
Orientador: Prof. Dr. Clóves Cabreira Jobim.
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de
Maringá, Centro de Ciências Agrárias, 2014.
1. Silagem de aveia preta - Estabilidade
aeróbica. 2. Cereal de inverno. 3. Silagem de aveia
preta - Composição química. 4. Silagem de aveia
preta - Minerais. 5. Silagem de aveia preta -
Potencial poluidor. I. Jobim, Clóves Cabreira,
orient. II. Universidade Estadual de Maringá.
Centro de Ciências Agrárias. III. Título.
CDD 22.ed. 636.0862
ii
Que Mundo Maravilhoso
Que Mundo Maravilhoso
Eu vejo as árvores verdes, rosas vermelhas também
Eu as vejo florescer para nós dois
E eu penso comigo,
Que mundo maravilhoso
Eu vejo o céu azul e as nuvens tão brancas
O brilho abençoado do dia, e a escuridão sagrada da boa noite
E eu penso comigo,
Que mundo maravilhoso
As cores do arco-íris, tão bonitas nos céus
Estão também nos rostos das pessoas que se vão
Vejo amigos apertando as mãos, dizendo:
"Como você vai?"
Eles realmente dizem:
"Eu te amo!"
Eu vejo bebês chorando, eu os vejo crescer
Eles aprenderão muito mais que eu jamais saberei
E eu penso comigo,
Que mundo maravilhoso
Sim, eu penso comigo,
Que mundo maravilhoso
... E eu digo a mim mesmo,
Que mundo maravilhoso
Louis Armstrong (1901 – 1971)
iii
Ao Criador do Universo, pela essência, pela vida e por toda sapiência que dela
decorre.
OFEREÇO.
iv
Aos meus pais, Ozidio Laudelino Silva (in memoriam) e
Maria de Lourdes Scarparo Silva, pelo amor e pelas orações em meu favor.
A minha esposa, Valdirene Francisca Teixeira Silva, pelo amor, companheirismo
e compreensão e a nossa filha, Suíse Teixeira Silva, pela força que me faz sentir
renovado a cada dia.
Aos irmãos e irmãs e respectivas famílias, Ademir Passos,
Almir L. Silva (in memoriam), Ana L. Cassassus, Eliane L. Silva, Eni L. Silva,
Paulo L. Silva e Vandeir L. Scarparo.
Ao Sr. Claudiomir Soares Teixeira e Sra. Virgínia Francisca Teixeira.
A estas pessoas, parte e razão de minha existência,
DEDICO.
v
AGRADECIMENTOS
À Universidade do Estado de Mato Grosso e à Universidade Estadual de Maringá,
pela oportunidade oferecida através do Programa de Doutoramento Interinstitucional
(Dinter) Unemat/UEM/Fapemat e apoio para a realização deste curso.
Ao Programa de Pós-graduação em Zootecnia da Universidade Estadual de
Maringá, por possibilitar o desenvolvimento desse trabalho e à Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de Mato Grosso (Fapemat), pela concessão da bolsa de estudos.
Ao Prof. Dr. Clóves Cabreira Jobim, pela dedicada orientação e condução das
ideias, ensinamentos, estímulo e amizade no decurso dessa pesquisa.
Ao Prof. Dr. Elias Nunes Martins e a Profª. Drª Eliane Gasparino, por coordenar
as ações do Dinter pela UEM.
Ao Prof. Dr. Luiz Juliano Valério Geron, por coordenar as ações do Dinter, pela
Unemat.
Aos professores do Programa de Pós-Graduação e do Departamento de Zootecnia
da UEM, Profª Drª Alice Eiko Murakami; Prof. Dr. Antonio Ferriani Branco; Prof. Dr.
Carlos Eduardo Furtado; Profª Drª Claudete Regina Alcalde; Prof. Dr. Ferenc Istvan
Bánkuti; Prof. Dr. Geraldo Tadeu dos Santos; Prof. Dr. Júlio Cesar Damasceno; Prof.
Dr. Ricardo Pereira Ribeiro; Prof. Dr. Ricardo Souza Vasconcellos; Profª Drª Paula
Adriana Grande; Prof. Dr. Marcos Weber do Canto e Prof. Dr. Ulysses Cecato, pela
vivência e pela oportunidade de ser sapiente no dia a dia da ciência.
Ao Departamento de Zootecnia, UEM, em especial ao servidor Francisco Wilson
de Oliveira, sempre prestativo nas informações, contribuindo para esse doutoramento.
Aos colegas e amigos doutorandos: Ana Lúcia Teodoro; Cristiano da Cruz; Edson
Sadayuki Eguchi; Edson Júnior Heitor de Paula; Herena Naoco Chisaki Isobe; Leandro
Castilho, Marice Cristine Vendruscolo; Maurício Arantes Vargas; Mábio Silvan José da
vi
Silva; Marcos Rogério Oliveira; Márcia de Matos Abreu; Osvaldo Martins de Souza;
Tamara Tais Três; Tatiani Botini Pires e Tatiane Oliveira, obrigado pelos momentos de
discussão, crescimento, apoio e demonstração de companheirismo.
Ao secretário do Programa de Pós-graduação em Zootecnia, Denílson Santos.
Aos funcionários do Laboratório de Análise de Alimentos e Metabolismo Animal
do Departamento de Zootecnia da Universidade Estadual de Maringá, Cleuza Volpato e
Creuza de Souza Azevedo, pelo auxílio na realização das análises laboratoriais.
Ao servidor, Wilson Marssola, do Setor de Bovinocultura de Corte da Fazenda
Experimental Iguatemi, pelo auxílio e cooperação no desenvolvimento dos trabalhos.
Ao bolsista de apoio tecnológico do CNPq, Bruno Lala Silva, pelas instruções quando
das atividades laboratoriais.
Ao mestrando Antonio Vinicius Iank Bueno, por auxiliar nas discussões e
interpretações dos dados iniciais.
Aos acadêmicos do Grupo de Estudos em Silagens e Feno (GESF) Rafael Pires,
Rafael Novaes, Janaína Prietto, Caio Feitosa, Fernanda Donini e Viviane Gritti, pelo
apoio físico nas atividades práticas da pesquisa.
Por fim, não menos importantes, às pessoas que anonimamente colaboraram com
as atividades desta pesquisa, ajudando em mais essa etapa de minha formação.
vii
BIOGRAFIA
SAMUEL LAUDELINO SILVA, filho de Ozidio Laudelino Silva (in memoriam)
e Maria de Lourdes Scarparo Silva, brasileiro, casado, nascido em Barra do Bugre,
Mato Grosso, no dia 13 de maio de 1975.
Em março de 1993, iniciou na Escola Agrotécnica Federal de Cáceres, no curso
Técnico em Agropecuária (Agricultura e Zootecnia) concluindo em dezembro de 1996.
Em março de 1997, iniciou no curso de Bacharelado em Química, concluindo em
julho de 2001, e em março de 2002 inicia no segundo curso de graduação obtendo a
Licenciatura Plena em Química em junho de 2004, ambos pela Universidade Federal de
Mato Grosso.
Em março de 2006, iniciou no mestrado em Educação, na linha de pesquisa em
Educação e Meio Ambiente pelo Programa de Pós-graduação em Educação da
Universidade Federal de Mato Grosso, obtendo o título de mestre em março de 2008.
Em agosto de 2006, optou pelo cargo de professor da Universidade do Estado de
Mato Grosso - Unemat na área de Química, onde se efetivou e atualmente é lotado no
Departamento de Zootecnia, Campus Universitário de Pontes e Lacerda/MT.
Coordena desde 2008 projetos de extensão em interface com a pesquisa,
financiados pelo CNPq, MDA, MEC, Fapemat e Unemat na área de Agroecologia. Em
agosto de 2010, iniciou no doutoramento pelo Programa de Pós-graduação em
Zootecnia da Universidade Estadual de Maringá, realizando pesquisas em conservação
de forragens, área de pastagens e forragicultura.
Tem experiência profissional nas áreas de Meio Ambiente e Química Ambiental,
atuando em consultorias nos temas: Agroecologia, Educação Ambiental e Tratamento
convencional e alternativo de água e efluentes.
Reside n Rua Porto Carreiro nº 917, em Cáceres-MT. mailto: [email protected]
viii
ÍNDICE
Página
LISTA DE TABELAS ............................................................................................. xi
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................. xiii
RESUMO ................................................................................................................. xv
ABSTRACT ............................................................................................................ xvii
I – INTRODUÇÃO GERAL ............................................................................. 1
II – REVISÃO DE LITERATURA .................................................................... 3
2.1 Potencial poluidor de silagens ............................................................ 3
2.2 Silagens de gramíneas tropicais e o efeito da densidade e do
tamanho da partícula na produção de efluentes .................................. 5
2.3 Densidade da massa ensilada (DE) .................................................... 6
2.4 Perda de matéria seca por gases produzidos na ensilagem ................ 6
2.5 Efluentes de silagens .......................................................................... 7
2.6 Estabilidade aeróbia ........................................................................... 9
2.7 Fatores e relações que influenciam a degradação da matéria orgânica ..... 10
2.8 Nitrogênio ........................................................................................... 11
2.9 Nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal ...................................... 12
2.10 Nitrito ................................................................................................. 12
2.11 Nitrato ................................................................................................. 12
2.12 Fósforo como fosfato .......................................................................... 13
2.13 Minerais em forrageiras ...................................................................... 13
2.14 Minerais ferro, zinco, cobre, cálcio, potássio, sódio, magnésio e
manganês ............................................................................................ 14
ix
2.15 Legislações e definições sobre efluentes ............................................ 14
REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 17
III– OBJETIVOS GERAIS ............................................................................. 23
IV – Valor nutricional e perdas totais de matéria seca em silagens de aveia
preta (Avena strigosa Schreb.), em diferentes tamanhos de partícula e
densidade na ensilagem ............................................................................... 24
RESUMO ..................................................................................................... 24
ABSTRACT ................................................................................................. 25
INTRODUÇÃO ........................................................................................... 26
MATERIAL E MÉTODOS ......................................................................... 27
Ensilagem e monitoramento dos silos ................................................ 28
Análises químico-bromatológicas ...................................................... 29
RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 30
CONCLUSÕES ........................................................................................... 34
REFERÊNCIAS ........................................................................................... 34
V – Estabilidade aeróbia de silagens de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
ensiladas com diferentes densidades e tamanhos de partícula ..................... 37
RESUMO ..................................................................................................... 37
ABSTRACT ................................................................................................. 38
INTRODUÇÃO ........................................................................................... 39
MATERIAL E MÉTODOS ......................................................................... 39
Ensilagem e monitoramento dos silos ................................................ 40
Estabilidade aeróbia ........................................................................... 41
Degradação e mensuração da matéria orgânica ................................. 42
Modelo estatístico ............................................................................... 42
RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 43
CONCLUSÕES ........................................................................................... 50
REFERÊNCIAS ........................................................................................... 50
VI – Potencial poluidor e perdas de macro e micronutrientes por efluente de
silagem de aveia preta (Avena strigosa Schreb.) ......................................... 53
RESUMO ..................................................................................................... 53
ABSTRACT ................................................................................................. 54
INTRODUÇÃO ........................................................................................... 55
x
MATERIAL E MÉTODOS ......................................................................... 56
Avaliações agronômicas...................................................................... 57
Ensilagem............................................................................................ 57
Extração do suco e preparo das amostras............................................ 58
Análises de caracterização do potencial poluidor do efluente ........... 59
RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 60
Teor de nitrogênio .............................................................................. 62
Teor de fósforo ................................................................................... 63
Teores de potássio e sódio .................................................................. 65
Teores de magnésio e cálcio ............................................................... 65
Teores de ferro, cobre e zinco ............................................................ 67
Teor de manganês ............................................................................... 68
Potencial poluidor de efluentes de silagens de aveia ......................... 68
Oxigênio dissolvido (O2) e a degradação da matéria orgânica (MO) .... 69
Relação carbono/nitrogênio e perda de matéria orgânica .................. 71
Caracterização do efluente de silagem de aveia preta ........................ 72
CONCLUSÕES ........................................................................................... 75
REFERÊNCIAS ........................................................................................... 75
VII – CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................... 79
xi
LISTA DE TABELAS
Página
II – REVISÃO DE LITERATURA
Tabela 1 Concentrações e contribuições unitárias típicas de DBO5 de
efluentes de acordo com sua classificação .........................................
4
Tabela 2 Definições de acordo com as Resoluções Conama n° 357 de 2005 e
430 de 2011 ........................................................................................
15
Tabela 3 Condições e padrões de lançamento de efluentes .............................. 15
IV – Valor nutricional e perdas totais de matéria seca em silagens de aveia preta
(Avena strigosa Schreb.), em diferentes tamanhos de partícula e densidade
na ensilagem
Tabela 1 Perdas de matéria seca por gases e efluente no 5° e no 60° dias após
a ensilagem de aveia preta .................................................................
31
Tabela 2 Composição química de silagem de aveia preta no momento da
abertura dos silos experimentais ........................................................
31
V – Estabilidade aeróbia de silagens de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
ensiladas com diferentes densidades e tamanhos de partícula
Tabela 1 Temperaturas médias da silagem de aveia preta e do ambiente no
intervalo de 0 a 96 h de exposição ao ar ............................................
43
Tabela 2 Diferenças de temperatura (°C) entre o ambiente e as silagens de
aveia preta, durante o tempo de exposição ao ar ...............................
44
Tabela 3 Valores de temperatura máxima (Tmax), tempo para atingir
temperatura máxima (TTmax) e tempo para quebra da estabilidade
aeróbia (TEA) de silagens de aveia durante 96 h de exposição ao ar ....
46
xii
Tabela 4 Valores médios de pH de silagens de aveia em diferentes
densidades e tamanhos médio de partículas, durante 192 h de
exposição ao ar ..................................................................................
47
Tabela 5 Concentração de matéria mineral (MM) em silagens de aveia no
intervalo de 0 a 96 h de exposição ao ar ............................................
49
VI – Potencial poluidor e perdas de macro e micronutrientes por efluente de
silagem de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
Tabela 1 Concentração de minerais nos efluentes (sucos) extraído no dia do
corte (APF), ao final da avaliação da estabilidade aeróbia das
silagens (SFE) e na silagem adicionado de água (SFA) ....................
60
Tabela 2 Caracterização físico-química do efluente de suinocultura e de
efluente (suco) de silagens de aveia preta, obtido após192 h de
exposição ao ar ..................................................................................
69
Tabela 3 Razão carbono/nitrogênio e carbono/fósforo no efluente da aveia
preta fresca e na silagem na abertura dos silos ..................................
72
Tabela 4 Caracterização do efluente extraído da forragem fresca de aveia
preta e ao final da avaliação da estabilidade aeróbia da silagem,
com 192 h de exposição ao ar ............................................................
72
Tabela 5 Relações de caracterização do efluente APF, SFE e SFA ................. 74
xiii
LISTA DE FIGURAS
Página
IV – Valor nutricional e perdas totais de matéria seca em silagens de aveia preta
(Avena strigosa Schreb.), em diferentes tamanhos de partícula e densidade
na ensilagem
Figura 1 Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio
à ensilagem da aveia preta, obtidos da estação metereológica da
Fazenda Experimental de Iguatemi ...................................................
28
V – Estabilidade aeróbia de silagens de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
ensiladas com diferentes densidades e tamanhos de partícula
Figura 1 Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio
à ensilagem da aveia preta, obtidos da Estação Metereológica da
Fazenda Experimental de Iguatemi ...................................................
40
Figura 2 Temperaturas médias das silagens em função do TMP (A; B e C) e
temperatura média do ambiente e das silagens avaliadas (D) ...........
45
Figura 3 Curvas do pH para os três TMP nas três DE com respectivas
equações de regressão ........................................................................
48
Figura 4 Perdas de MO (%) e concentração de MM (%) em silagens de
aveia, no intervalo de 0 a 96 h de exposição ao ar ............................
49
VI – Potencial poluidor e perdas de macro e micronutrientes por efluente de
silagem de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
Figura 1 Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio
à ensilagem da aveia preta, obtidos da Estação Meteorológica da
Fazenda Experimental de Iguatemi ...................................................
57
Figura 2 Concentração dos minerais: fósforo, magnésio, cálcio e manganês
nos extratos da forragem verde (APF) e nas silagens de aveia (SFE
e SFA) ................................................................................................
61
xiv
Figura 3 Concentração de cobre e zinco nos efluentes APF; SFE e SFA ........
61
Figura 4 Teor de nitrogênio, potássio, sódio e ferro nos efluentes APF; SFE
e SFA .................................................................................................
62
Figura 5 Valores de temperatura, pH e concentração de oxigênio dissolvido
nas amostras de efluente de aveia preta em três tamanhos médios de
partícula (TMP) e nas três densidades (DE) ......................................
70
Figura 6 Perda de MO ao longo de 192 h de exposição ao ar ......................... 71
RESUMO
No presente estudo foram conduzidos três experimentos. Avaliou-se a composição
química da forrageira e da silagem e a estabilidade aeróbia da silagem. O efluente
gerado no processo de ensilagem e após a abertura dos silos da silagem de aveia preta
(Avena strigosa Schreb.) foi submetido à análise mineral e de potencial poluidor. Os
trabalhos foram conduzidos na Fazenda Experimental de Iguatemi da Universidade
Estadual de Maringá situada no distrito Iguatemi, em Maringá/PR. No Experimento I,
objetivou-se determinar o valor nutricional e perdas de matéria seca por gases e por
efluentes em silagens de aveia preta. Ensilou-se em silos experimentais com volume de
0,015 m3. Após 60 dias abriram-se os silos e iniciou-se o monitoramento da
estabilidade aeróbia por 96 h. Findou-se a avaliação, classificando a silagem de aveia de
alta estabilidade aeróbia. A ensilagem foi produzida em três tamanhos de partículas
(TMP 5,0; 8,0 e 12,0 mm) e três densidades (DE 550; 600 e 650 kg/m3) totalizando
nove tratamentos com quatro repetições. As características fermentativas das silagens
mostraram-se dentro dos padrões esperados para a cultura de aveia. As perdas médias
de matéria seca foram maiores no tratamento TMP 5 mm e 600 kg/m3 no quinto dia, já
aos 60° dias a maior perda foi registrada no tratamento TMP 8 mm e 650 kg/m3. Não
houve diferenças (P<0,05) para os teores de matéria seca (MS), matéria orgânica (MO),
fibra em detergente neutro (FDN), matéria mineral (MM), lignina (Lig), hemicelulose
(Hem), celulose (Cel), carboidratos totais (CHO) e capacidade tampão (CT), em função
do tratamento aplicado. Porém, foram observadas diferenças para os valores de proteína
bruta (PB), extrato etéreo (EE), digestibilidade “in vitro” (DIVMS) e fibra em
detergente ácido (FDA). No Experimento II, objetivou-se avaliar a estabilidade aeróbia
da silagem de aveia preta, colhidos em três tamanhos de partícula e ensilados em três
densidades. No Experimento III, objetivou-se caracterizar, via análises físico-químicas
xvi
e bioquímicas, as perdas de nutrientes e estabelecer o potencial poluidor ocasionado
pelo efluente da silagem de aveia preta. As análises foram realizadas nos sucos-extratos
da forragem fresca (APF), das silagens no final do monitoramento da estabilidade
aeróbia (SFE) e aos 13 dias após o final da estabilidade em nove silos, os quais
receberam 50 mL de água por quilo de silagem. Os sucos extraídos foram submetidos à
análise dos minerais Nitrogênio (N); Fósforo (P); Potássio (K); Cálcio (Ca); Magnésio
(Mg); Sódio (Na); Cobre (Cu); Zinco (Zn); Ferro (Fe) e Manganês (Mn). Analisaram-se
os parâmetros de determinação do efeito poluidor, quais sejam: pH; demanda
bioquímica de oxigênio (DBO); demanda química de oxigênio (DQO); sólidos
suspensos totais (SST); nitrogênio amoniacal Kjeldahl (NAK); Nitrato (NO3-) e fósforo
total (Pt). Pela interpretação dos dados, pode-se inferir a seguinte ordem de potencial
poluidor para os três conjuntos de amostras APF<SFE<SFA. Esses efluentes da silagem
de aveia preta mostraram relação DQO/DBO maior que 2, indicando a existência de
matéria orgânica não biodegradável o que impacta negativamente o ambiente.
Palavras-chave: estabilidade aeróbia, cereal de inverno, composição química, minerais,
potencial poluidor
ABSTRACT
In the present study, three experiments were carried out. We evaluated the chemical
composition of forage and silage and aerobic stability of silage. The effluent generated
in the ensiling process and after opening the experimental silo of oat silage (Avena
strigosa Schreb.) were subjected to mineral analysis and pollution potential. The works
were carried out at the Iguatemi Experimental Farm, State University of Maringá
situated in the district of Iguatemi, in Maringá / PR. In the first experiment the objective
was to determine the nutritional value and losses of dry matter by gases and effluents in
oat silage. It was ensiled in experimental silo with a volume of 0,015 m3. After 60 days
the silo were opened and then began the monitoring of aerobic stability for 96 hours.
Ended up the evaluation, the oat silage was classified as high aerobic stability. The
silage was produced in three sizes of particles (MPS 5.0, 8.0 and 12.0 mm) and three
densities (550, 600 and 650 kg/m3) totaling nine treatments with four replications .
Fermentation characteristics of silages were within the expected for the cultivation of
oats standards. The average dry matter losses were highest at MPS 5 mm and 600 kg/m3
on 5th day, however at the 60 th
day the highest loss was recorded in the treatment MPS
8 mm and 650 kg/m3. There were no differences (P < 0.05) for dry matter (DM),
organic matter (OM) , neutral detergent fiber (NDF), mineral matter (MM), lignin (Lig),
hemicellulose (Hem), cellulose (Cel), total carbohydrates (CHO) and buffer capacity
(BC), considering the treatment applied. However, differences in the values of crude
protein (CP), ether extract (EE), in vitro digestibility of dry matter (IVDDM), and acid
detergent fiber (ADF) were observed. The second experiment aimed to evaluate the
aerobic stability of oat silage, harvested at three particle sizes and ensiled at three
densities. The third experiment aimed to characterize, via physicochemical and
biochemical analyzes, the nutrient losses, and establish the potential polluter caused by
xviii
effluent from oat silage. Analyses were performed in the silage effluent extracted from
fresh forage (EFF), at the end of monitoring aerobic stability (SAS) and thirteen days
after the end of stability in nine silo which received 50 ml of water per kilogram of
silage. The extracted effluent were subjected to analysis of mineral Nitrogen (N),
Phosphorus (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Sodium (Na) , Copper
(Cu), Zinc (Zn), Iron (Fe) and Manganese (Mn). We analyzed the parameters for
determining the effect of pollution, namely: pH, biochemical oxygen demand (BOD),
chemical oxygen demand (COD) , total suspended solids (TSS), Ammonia Nitrogen
Kjeldahl test (ANKT), Nitrate (NO3-) and total Phosphorus (P). By the data
interpretation, we can infer the following order of pollution potential for the three sets
of samples APF < SFE < SFA. These effluents of oat silage showed a relationship
COD/BOD greater than 2 indicating the existence of non - biodegradable organic matter
which negatively impacts the environment.
Keywords: aerobic stability, winter cereal, chemical composition, minerals, pollution
potential
I – INTRODUÇÃO GERAL
A ensilagem surgiu a mais de 3.000 anos na Tunísia – Norte da África, conforme
papiros egípcios encontrados em escavamentos arqueológicos (Kirstein, 1963). Nesses,
são relatados o processo de ensilagem ocorrido entre os anos de 1500 - 1000 anos a.C.
Segundo (Amaral e Bernardes, 2010; Bolsen, 1995; Shukking, 1976), nessa época
utilizavam a planta inteira. A atividade de ensilar tornou-se manejo comum na idade
média avançando até os dias atuais, com as devidas atualizações tecnológicas que se
fizeram necessárias. O uso sistemático de silagem surge em torno de 1830, na
Alemanha e na Áustria. No Brasil, de acordo com Amaral e Bernardes (2010), a prática
da ensilagem teve seu início no final do século XIX.
Atualmente, a gestão agropecuária tornou-se indispensável o que torna o
conhecimento dinâmico e acelerado. Nesse aspecto, a produção de alimento caminha
lado a lado com a inovação para diminuir os impactos ambientais que a produção
agropecuária gera.
Atividades agropecuárias e de processamento de produtos de origem animal e
vegetal têm gerado sérios problemas ambientais como a poluição do ar, do solo, de
águas superficiais e em águas subterrâneas (Silva, 2011).
Os efluentes provenientes de atividades agropecuárias apresentam, em geral,
grande concentração de material orgânico, o seu lançamento em cursos d’água pode
proporcionar grande decréscimo na concentração de oxigênio dissolvido nesse meio,
cuja magnitude depende da concentração de carga orgânica e da quantidade lançada,
além da vazão do curso d'água receptor (Matos, 2005). Segundo Marcantonio et al.,
(2007), o lançamento de material orgânico oxidável na fonte hídrica, causa desequilíbrio
pelo excesso de material a ser oxidado o que leva as bactérias aeróbias a trabalharem em
ritmo acelerado, reduzindo significativamente a concentração de oxigênio no local,
2
podendo, com isso, provocar a morte por asfixia de peixes e demais animais aquáticos.
As águas residuárias de atividades agropecuárias podem conter resíduos de fertilizantes,
pesticidas, patógenos e, grande carga orgânica constituída por ácidos orgânicos,
carboidratos solúveis e insolúveis, proteínas e fibras. Dentre as formas de tratamento de
águas residuárias, que são consideradas de baixo custo de implantação e operação,
destacam-se as dos Sistemas Alagados Construídos (SACs) ou Wetlands na literatura
internacional (Eustáquio Júnior et al., 2010). É necessário observar que nem toda
espécie vegetal apresenta características adequadas para cultivo em SACs, pois devem
tolerar a combinação de inundação contínua e exposição a altas cargas tóxicas. Algumas
plantas forrageiras, dentre elas a aveia preta (Avena strigosa Schereb.), possuem essa
característica, suportando inundação e cargas de 400 kg dia-1
de Demanda Bioquímica
de Oxigênio (DBO) (Eustáquio Júnior et al., 2010).
Segundo Silva (1977), a DBO é definida como a quantidade de oxigênio
necessária para estabilizar a matéria orgânica, por microrganismos aeróbios mantidos
em temperatura e período de tempo determinados e a Demanda Química de Oxigênio
(DQO), como a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica,
por meio da utilização de um forte oxidante, geralmente o dicromato de potássio em
ácido sulfúrico e um catalizador. Quando a relação DQO/DBO é menor que 2, é
considerada como resíduo facilmente biodegradável recomendando o tratamento
biológico convencional (Agudo, 1992; Aquino et al., 2006; Braile e Cavalcanti, 1993).
Quando essa relação é maior que 2, indica a existência de matéria orgânica não
biodegradável, devendo, portanto, ser realizado tratamento físico-químico.
Na pesquisa bibliográfica verificou-se que a aveia preta tem aptidões que vão
além da fonte de alimentos (forragens, grãos e subprodutos destes). A aveia pode ser
utilizada também como agente despoluidor de fluxos de efluentes em sistemas SAC’s.
Nesse aspecto, a pesquisa traz abordagens sobre a utilização da forrageira como
silagens, a composição química da forragem e da silagem, características quanto à
estabilidade aeróbia e às perdas de matéria seca e matéria orgânica no decurso do tempo
de armazenamento e quando da exposição ao ar. Traz também informações sobre o
potencial poluidor do efluente de silagens em duas situações, na armazenagem e no
descarte de sobras agravados pela chuva.
II – REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Potencial poluidor de silagens
A pecuária intensiva é uma forma de exploração concentradora de dejetos
animais, sabidamente possuidores de grande carga poluidora para o solo, o ar e a água
(Matos, 2005). Para diminuir eventuais danos ambientais, a produção agropecuária deve
atender aos diversos dispositivos legais em vigor nas esferas federal, estadual e
municipal (Marcantonio et al., 2007).
Considerando que silagens têm grande frequência na alimentação de animais
confinados (total ou parcial), surge a questão: o que pode ser feito para minimizar o
volume de efluentes produzidos pelo processo de ensilagem, minimizando os possíveis
impactos ambientais e as perdas de nutrientes?
Atento a essa questão, destaca-se que a ensilagem é um dos métodos mais
importantes de conservação de forragens com a finalidade de alimentar os animais no
período de escassez de forragem ou em diferentes sistemas de produção. Para Candido
et al. (2002), com a intensificação dos sistemas de produção, cresceu a demanda por
silagens com alto rendimento de forragem e valor nutritivo.
A busca por informações estará centrada no processo de produção de silagem,
visando identificar o quanto de efluentes é produzido e quanto de nutrientes pode ser
perdido por esse caminho. As principais características do efluente produzido por
silagens de capins e sua relação potencial poluidor ambiental, depende de diversos
fatores. Alguns destes serão abordados nesta pesquisa na tentativa de compreender os
fenômenos envolvidos na produção de silagem de qualidade e, o que isto implica nas
relações ambientais quando se produz efluente com elevadas taxas de DBO e DQO.
4
Loures et al. (2005), trabalhando com silagem de capim-tanzânia, encontraram as
seguintes médias para DBO (11.289 mg/L), DQO (36.279 mg/L), DQO/DBO (3,35), pH
(4,9), sólidos totais (34.395 mg/L) e sólidos totais fixos (16.533 mg/L). Os autores
afirmam que as quantidades encontradas para esses parâmetros encontram-se dentro da
amplitude aceita para efluente de silagens de gramíneas. Registra-se que mesmo sendo
inferiores àqueles reportados em outros artigos (Loures et al., 2003), representa um alto
valor, visto que a legislação brasileira estabelece valores máximos de DBO e DQO de
120 e 90 mg/L, respectivamente, para os esgotos e dejetos lançados em cursos de água
ou rios (CONSELHO..., 2011).
Na Tab. 1 estão dispostas algumas concentrações de DBO de acordo com a
origem do efluente.
Tabela 1. Concentrações e contribuições unitárias típicas de DBO5 de efluentes de
acordo com sua classificação
Tipo de Efluente Concentração DBO5 (mg/L)
Faixa Valor típico
Esgoto sanitário 200-500 300
Laticínio 1.000-3.500 1.500
Curtume 8.000-32.000 2.500 Cervejaria 400-2.000 1.700
Açúcar e álcool 1.000-25.000 7.000
Adaptado pelo autor de Braile e Cavalcanti (1993).
Porém, conforme Jobim et al. (2007), em qualquer sistema de produção animal a
qualidade dos alimentos que compõem a ração é de fundamental importância na busca
da eficiência. Ainda, destaca-se que, na maioria das explorações, os gastos com
alimentação animal representam a maior parte dos custos de produção. Diante disso, o
emprego de tecnologia adequada na produção de alimentos é fator primordial.
Especialmente as forragens conservadas como feno ou silagem podem ter seu valor
alimentício bastante alterado em razão dos procedimentos adotados para a sua produção
e conservação, e dos fenômenos bioquímicos e microbiológicos que ocorrem no
processo. Essas considerações, feitas por Jobim et al. (2007), levam a refletir sobre os
resíduos oriundos da produção da silagem e seus danos ao ambiente.
Muitos autores têm evidenciado que os diferentes processos de conservação de
forragens resultam em perdas de nutrientes de diversas ordens quer seja pelo manejo
empregado na colheita, quer seja no processo de ensilagem (Loures et al., 2003).
Estudos comprovam que no processo de ensilagem, a qualidade final do alimento está
diretamente relacionada à forragem que lhe deu origem e às condições em que o mesmo
5
foi ensilado. A qualidade da silagem é dependente da espécie vegetal utilizada no que se
refere ao seu grau de maturidade e teor de açúcares solúveis, assim como das operações
realizadas ao longo do processo de conservação, como rápido enchimento do silo,
expulsão do oxigênio da massa ensilada e correta vedação do silo ao longo de todo o
período de conservação (Loures et al., 2005). Porém, são escassas as informações a
respeito das perdas de nutrientes que ocorrem ao longo do período de ensilagem, na
forma de efluente.
Segundo McDonald et al. (1991), o efluente oriundo de silagens contém grande
quantidade de compostos orgânicos como açúcares, ácidos orgânicos, proteínas e outros
componentes provenientes do material ensilado, constituindo uma fonte nutricional para os
diferentes microrganismos saprófitos que vivem em córregos e rios. O efluente com essa
carga orgânica consome o oxigênio presente no leito, causando danos ambientais ao
ambiente aquático (Matos, 2005). A DBO no efluente da silagem é elevada, chegando a
superar em muito os valores encontrados no esgoto doméstico, considerada um sério
poluente para lençóis freáticos e cursos d'água (McDonald et al., 1991). O efluente é
corrosivo, fato que o torna difícil de ser armazenado. Em vista disso, o seu aproveitamento
tem sido recomendado, com ressalvas, como adubo de culturas e, na impossibilidade desta
reciclagem, deve-se efetuar o tratamento químico do efluente (Silva, 1977).
De acordo com Loures et al. (2003), o volume do efluente produzido em um silo é
influenciado, principalmente, pelo conteúdo de matéria seca da espécie forrageira
ensilada, tamanho de partícula e pelo grau de compactação, além de outros, como tipo
de silo e dinâmica de fermentação. A produção de efluente ocorre principalmente na
primeira semana de ensilagem (Bastiman, 1976; Haigh, 1999). Loures (2000),
estudando a produção de efluente para diferentes compactações, encontrou que mais de
55% do total de efluente foram produzidos nos primeiros dois dias em todas as
compactações estudadas.
2.2 Silagens de gramíneas tropicais e o efeito da densidade e do tamanho da
partícula na produção de efluentes
Em estudo realizado por Loures et al. (2005), as variáveis relativas à composição
química e fermentação das silagens, exceto o pH, não são alteradas em função de
tamanhos de partículas. Já o teor de MS da forragem influencia a compactação do silo,
determinando a densidade. A compactação da massa ensilada pode ser favorecida pela
6
redução do tamanho de partícula. Para McDonald et al. (1991), quanto menor o
tamanho de partícula maior a disponibilidade de carboidratos solúveis (CS) que
favorece o crescimento das bactérias láticas. Vários autores (Loures, 2000; Nussio et
al., 2002; Igarasi, 2002; Loures et al., 2005) destacam que o maior grau de compactação
está diretamente associado à redução do tamanho de partícula da forragem, podendo
contribuir para aumentar as perdas por efluente em forragens com menor teor de MS.
Loures et al. (2005) afirmam que a produção de efluentes em silagens representa perdas
de valor nutricional e risco de poluição ambiental.
2.3 Densidade da massa ensilada (DE)
Segundo Loures et al. (2005), em silagens não emurchecidas pode ocorrer
aumento da concentração de FDN em função das perdas por efluente, especialmente de
componentes do conteúdo celular. Ainda, o desaparecimento de carboidratos
fermentescíveis pode favorecer a elevação do teor de FDN como efeito de concentração
(Mahanna, 1993). Moser (1995) afirma que a respiração da forragem causa perdas de
carboidratos solúveis e ácidos orgânicos, o que ocorre durante o emurchecimento. Para
Loures et al. (2005), esse efeito poderia estar associado à menor intensidade de
degradação da fração FDN. Ainda segundo esses autores, somente o pH respondeu à
alteração no tamanho de partícula. Em avaliação do tamanho de partícula, Igarasi (2002)
verificou efeito significativo para pH, de modo que as silagens com menor tamanho
apresentaram valores de pH inferiores aos daquelas com partículas maiores. Resultados
correspondentes foram encontrados por Aguiar et al. (2000).
A produção de efluente é diretamente proporcional à umidade da forragem
ensilada, e na literatura há equações que podem ser utilizadas para sua estimativa
(Bastiman, 1976; Rotz et al., 1993).
2.4 Perda de matéria seca por gases produzidos na ensilagem
As silagens tendem a perder matéria seca no processo de ensilagem na forma de
gases e líquidos. Diminuem consequentemente o valor nutritivo (Pedroso et al., 2007),
em decorrência do desaparecimento de compostos de alta digestibilidade, como
carboidratos solúveis. Esse efeito é verificado na maior parte dos trabalhos em que a
produção de etanol não foi controlada. Schmidt et al. (2011b) e Balieiro Neto et al.
7
(2009) afirmam que, em média, as perdas de MS na forma de gases responderam por
96% das perdas totais de matéria seca nas vias fermentativas em silagens de gramíneas.
Para McDonald et al. (1991), em condições anaeróbias, leveduras obtêm energia da
fermentação de açúcares, produzindo dois moles de CO2 para cada mol de glicose
fermentado até etanol.
A produção de gases nas silagens significa perda de matéria seca. O estudo da
produção de gases e de compostos orgânicos voláteis (COV) em silagens tem recebido
da comunidade científica nacional e internacional pouca atenção, em estudos que tenha
como objetivo identificar, quantificar e viabilizar a diminuição das emissões (Aquino,
2006; Tavares, 2012) vindo a desenvolver novas tecnologias que mantenha a
sustentabilidade ambiental na produção desse volumoso essencial para a produção de
proteína animal.
Na ensilagem, a produção de gases está relacionada a duas etapas do sistema:
gases produzidos durante a fermentação e gases produzidos após a abertura dos silos
(Schmidt et al., 2011a). A importância para o estudo dos gases oriundos do processo de
ensilagem se deve ao grande volume de silagem que é produzido anualmente. Segundo
Schmidt et al. (2011a), citando divulgação realizada pelo Serviço Nacional de
Estatísticas Agrícolas, instituição americana, mais de 100 milhões de toneladas de
silagens de milho são usadas anualmente na alimentação dos rebanhos somente nos
EUA. Poucos estudos que avaliam a produção dos gases do efeito estufa (GEE) e dos
COV em silagens são realizados, onde diversos fatores (condições ambientais) e a
metodologia afetam os resultados obtidos (Hafner et al., 2010).
2.5 Efluentes de silagens
O surgimento de efluentes em silagens é ruim. Tal fenômeno decorre inicialmente
da ruptura celular durante o período de armazenamento da forragem. Pode ser
interpretado como reflexo de um processo de ensilagem inadequado, vindo a causar a
deterioração da silagem, levando a perdas em quantidade e qualidade do alimento.
Outro fator a ser considerado é que materiais com muita umidade são facilmente
compactados, resultando numa barreira física, que dificulta o escoamento do efluente,
deteriorando um volume maior de silagem (Woolford, 1984). Na observação de Loures
et al. (2003), o volume do efluente produzido em um silo é influenciado, pela
quantidade de matéria seca na forrageira ensilada e o grau de compactação. Ainda
8
segundo essa autora, há outros gargalos como o formato do silo, tratamento mecânico
recebido pela forragem, processo de fermentação e as condições climáticas quando do
corte e da ensilagem. De acordo com Vissers et al. (2007), a ensilagem de plantas com
alta umidade propicia a produção de efluente e favorece o crescimento de bactérias do
gênero Clostridium, que realizam proteólise e reduzem sobremaneira o consumo das
silagens. O efluente produzido é constituído por água, macro e micronutrientes,
compostos orgânicos solúveis, como proteínas, ácidos orgânicos, açúcares e
carboidratos (McDonald et al., 1991; Vissers et al., 2007). A produção de efluentes em
silagens causa prejuízo financeiro, ambiental e nutricional, uma vez que carreia
componentes fundamentais para a nutrição animal.
Segundo alguns autores (Loures et al., 2003; 2005; Schmidt et al., 2011a), os
parâmetros utilizados para a qualificação do potencial poluidor do efluente de silagens é
realizado via avaliação da DBO5 e DQO. Esses testes mensuram a concentração de
material orgânico em águas residuárias e efluentes de esgotos domésticos e industriais
(Silva et al., 1997). Segundo esses autores, as diferenças básicas entre os dois métodos
estão no oxidante utilizado e nas condições operacionais durante a análise. No teste da
DBO5, o oxidante utilizado é o oxigênio e a oxidação requer crescimento microbiano. O
resultado é obtido após cinco dias. No teste da DQO5, utiliza-se um oxidante forte, o
dicromato de potássio em ácido sulfúrico e um catalisador, e temperatura. A oxidação
do material orgânico é total para a maioria das substâncias orgânicas, fornecendo o
resultado em até 3 h (Silva et al., 1997). Só é possível firmar relações de
proporcionalidade entre as medidas de DBO5 e DQO, quando uma amostra é analisada
em ambos os parâmetros. Caso a amostra seja formada por compostos que são oxidados
por ambos os processos analíticos DBO5 e DQO, a DQO pode substituir a DBO5 ou ser
usada como indicação da diluição necessária para análise da DBO5.
A DBO5 do efluente de silagens é caracterizada como alta, normalmente muito
superior aos valores encontrados no esgoto doméstico e nos dejetos animais (Loures et
al., 2003; 2005). O potencial poluidor desse resíduo apresenta DBO5 entre 30 e 80 mil
mg O2/L (Arnold et al., 2000), enquanto no efluente doméstico encontram-se valores
entre 300 e 500 mg O2/L (McDonald et al., 1991; Silva et al., 1997).
O pH do efluente das silagens é enquadrado como ácido, podendo oferecer risco
às estruturas de concreto e ou metal de alguns tipos de silos e implementos (O’Donnell
et al., 1995). Pode também causar a morte da vegetação que entra em contato com esse
resíduo. Essas características diminuem as chances de aproveitá-lo como adubo de
9
pastagens ou na alimentação animal. A colheita no estádio fisiológico correto da planta
até a retirada da forragem e fornecimento reduz as perdas e, consequentemente, a
geração de compostos poluentes.
2.6 Estabilidade aeróbia
A fase de estabilidade aeróbia (EA) é tão importante quanto manter a ensilagem
em anaerobiose durante a fase de fermentação e armazenamento, quando é feito o
fornecimento no cocho. Silagem com boa EA pode elevar a temperatura do material em
2°C acima da temperatura ambiente em até 8 h, o que preserva o valor nutritivo do
material ensilado. A deterioração da silagem quando exposta ao ar é inevitável e pode
resultar em perda substancial de matéria seca (Woolford, 1984), o que geralmente
ocorre pela interação de atividades fúngicas e bacterianas (Taylor et al., 2002). O pH
tende a aumentar, ocorre acúmulo de amônia e o nível de ácidos orgânicos (láctico e
acético) são reduzidos (Kung e Ranjit, 2001). Dessa forma, a deterioração aeróbia da
silagem é função do aumento da temperatura e do pH pelo metabolismo de açúcares e
ácidos orgânicos por leveduras e bactérias (Spoelstra et al., 1988), o que normalmente
reduz a qualidade do material ensilado.
Têm sido realizados muitos estudos que tratam do efeito dos inoculantes
bacterianos sobre a estabilidade aeróbia de silagens, tanto no Brasil quanto no exterior.
Diversos fatores podem interferir nos resultados, como a microflora epifítica original,
umidade, teor de MS no momento da ensilagem, teor de CHO totais dentre outros.
Contudo, a eficiência fermentativa em silagens de gramíneas tende a ser
melhorada com a utilização de inoculantes contendo bactérias homoláticas, diminuindo
as acentuadas perdas que normalmente ocorrem tanto no processo de fermentação em
decorrência da maior produção de ácido lático quanto da exposição aeróbia (Kung et al.,
2003), o que poderia levar a maior consumo e desempenho dos animais (McDonald et
al., 1991).
Os cuidados com a estabilidade aeróbia da silagem são especialmente importantes
no período do verão pela ação da temperatura ambiente sobre a estabilidade do material.
Para Ashbell et al. (2002), a maior intensidade de deterioração acontece em temperatura
ambiente de 30ºC ou superior, o que favorece a proliferação de fungos, maior produção
de CO2 e maior aumento do pH.
10
2.7 Fatores e relações que influenciam a degradação da matéria orgânica
Atento ao tema, o principal ponto a ser discutido é a matéria orgânica em
suspensão ou dissolvida e os nutrientes, nitrogênio e fósforo como os principais
parâmetros que indicam o potencial poluidor de efluentes de silagens de gramíneas. Por
definição, mineralização é a transformação do material orgânico em ácidos orgânicos e
húmus ou mineralizados - nitratos, fosfatos, sulfatos, formas amoniacais, dióxido de
carbono e água (Taiz e Zeiger, 2004; Moreti et al., 2007). Segundo Moreti et al. (2007),
este processo está diretamente associado às condições de pH, umidade, temperatura e a
ação de microrganismos.
Para ocorrer o processo de decomposição e mineralização da matéria orgânica
(MO) com a liberação ou não de efluentes, algumas condições devem ser atendidas, o
pH fica no intervalo de 6,0 a 8,0 (Santos et al., 2006), a temperatura deve estar entre 20º
e 30ºC dependo da influência da temperatura ambiente e da concentração de oxigênio
dissolvido (OD) que deve estar no intervalo de 1 e 4 mg/L.
Quimicamente, a matéria orgânica é a principal fonte de macro e micronutrientes
(Santos et al., 2006), atuando indiretamente na disponibilidade destes por diferentes
rotas, inclusive pode retê-los de acordo com as características de rearranjo de cátions
mono e divalentes com grupos fosfatos e carbonatos. O que pode favorecer a
mineralização e ao mesmo tempo a retenção imediata de alguns minerais na forma de
fosfato e carbonato.
É necessário atender a algumas relações químicas e bioquímicas partindo da
DQO/DBO5 e desta se desdobra para as demais relações para a completa caracterização
do potencial poluidor do efluente, quais sejam: DQO/SST; DQO/P; DQO/N-NH3;
DQO/N/P; DQO/NOx; N-NH3/P; P/N-NH3; SST/DBO5 e NOx/N-NH3.
Saraiva e Koetz (2002), trabalhando com efluente de parboilização de arroz,
sugerem que a relação DQO/P fique em torno de 25. Segundo esses autores, o efluente
desse processo é rico em matéria orgânica e apresentou teores de nitrogênio e fósforo
em quantidades entre 67 a 171 mg/L; 20,5 a 192 mg/L, respectivamente.
No efluente de arroz, Saraiva e Koetz (2002), as relações DQO/N/P mantiveram-
se em média de 36:1:1,25. Chernicharo (1997) estimou o intervalo das relações de
DQO/N/P para sistemas anaeróbios e despejos contendo proteínas e ácidos graxos entre
1000:5:1 e 400:7:1. No processo de depuração de efluentes é necessário atender às
necessidades elementares da população microbiana, que são referidas em função da
11
quantidade de carbono disponível no meio. Dessa forma, considerando a relação entre
os nutrientes constituintes de um efluente para que o tratamento seja eficiente os
nutrientes devem obedecer à relação DBO/N/P que é de 100:5:1 (Von Sperling, 1997;
2005). Essa relação significa que para cada 100 g de matéria orgânica (DBO5) presentes
no efluente são necessários 5 g de nitrogênio (N) e 1 g de fósforo (P). O
desbalanceamento dessa relação ou a falta de nutrientes N/P poderá ocasionar o
crescimento de bactérias, o que prejudicará a eficiência da depuração do efluente.
Tam et al. (1992) observaram que a relação ótima de DQO/NOx para
desnitrificação deve estar compreendida no mínimo entre 3:1 até 6,6:1. Saraiva e Koetz
(2002) encontraram 2,20 mg/L de NOx e 12,00 mg/L para N-NH3, ao trabalhar com
efluente de arroz significando muita nitrificação e pouca desnitrificação. Isto pode ser
explicado pela competitividade dos microrganismos pela matéria orgânica disponível
em ambos os meios. Relacionando NOx/N-NH3, esses autores encontraram razão de
5,45. Logo, quanto menor a relação NOx/N-NH3 mais fácil será o processo de
depuração do efluente pelo ambiente.
Segundo Hao e Chang (2001), no processo de compostagem de resíduos
agropecuários, as emissões de amoníaco (NH3), óxido de nitrogênio (N2O), e nitrogênio
molecular (N2) diminuem o valor fertilizante do composto final. Raviv et al. (2004)
concluíram que a maioria das perdas de N são causadas pela volatilização de NH3. Por
outro lado, Amon et al. (2001) afirmam que a emissão de gases com efeito de estufa
(N2O) e metano (CH4) foi muito superior quando o chorume da pecuária leiteira é
trabalhado em condições de anaerobiose, em relação às condições aeróbias.
2.8 Nitrogênio
O nitrogênio está presente no efluente de silagens, inicialmente em quatro formas.
Nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato. As duas primeiras são
denominadas de formas reduzidas e as duas últimas, formas oxidadas. De acordo com
Piveli e Kato (2005), pode-se associar o tempo decorrido da poluição com a relação
entre as formas de nitrogênio, ou seja, se numa amostra de efluente as análises
indicarem predominância das formas reduzidas significa que a poluição é recente; se
prevalecer nitrito e nitrato significa que a fonte poluidora é antiga.
Segundo Teixeira et al. (2008), em efluentes, o nitrogênio apresenta-se sob as
formas de nitrato (NO3–), nitrito (NO2
–), amônia (NH3), íon amônio (NH4
+), óxido
12
nitroso (N2O), nitrogênio molecular (N2), nitrogênio orgânico dissolvido (peptídeos,
purinas, aminas e aminoácidos), nitrogênio orgânico particulado (microrganismos e
detritos). Teixeira et al. (2008) concluiram que os processos bioquímicos de oxidação
do amônio a nitrito e deste para nitrato implicam em consumo de oxigênio dissolvido do
meio, o que normalmente afeta a vida aquática quando a oxigenação do ambiente é
menor que o consumo por esses processos.
2.9 Nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal
Segundo Teixeira et al. (2008), o nitrogênio amoniacal está presente em duas
formas dissolvidas: o amoníaco ou amônia não ionizada (NH3) e o íon amônio (NH4+),
cujas proporções relativas dependem do pH, da temperatura e da salinidade do
ambiente. Com o aumento da temperatura e diminuição do pH, as concentrações do íon
amônio aumentam. De acordo com Piveli e Kato (2005), altos valores do íon amônio
são encontrados em meios não oxigenados onde ocorre uma intensa mineralização da
matéria orgânica.
2.10 Nitrito
O íon nitrito representa o estado intermediário entre o amônio e o nitrato, sendo
também considerado nutriente. Em baixas concentrações de oxigênio, pode haver
redução parcial do nitrato, elevando as concentrações de nitrito (Teixeira et al., 2008).
O amônio presente em águas fracamente oxigenadas transforma-se em nitrito. Logo, a
presença de altos teores de nitrito em efluentes significa alta atividade microbiológica e
carência de oxigênio. O nitrito é considerado como indicador de poluição orgânica
(Baungarten e Pozza, 2001).
2.11 Nitrato
O nitrato é a forma oxidada mais estável do nitrogênio em solução aquosa. É
regenerado por via bacteriana a partir do nitrogênio orgânico através da decomposição
da matéria orgânica, transforma-se em nitrogênio amoniacal. Portanto, a produção do
nitrato resulta da oxidação bacteriana do amônio, tendo o nitrito como intermediário.
Segundo Teixeira et al. (2008), a velocidade de formação ou regeneração de nitrato em
13
um meio orgânico é, em geral, menor que a assimilação pelos produtores primários, o
que pode resultar em baixas concentrações de nitrato no meio. Geralmente, o nitrato
ocorre em baixas concentrações em águas de superfície. Em efluentes recentes, a
concentração de nitrato é baixa. Já em efluentes de estações de tratamento biológico
com tanques de aeração, o nitrato é encontrado em níveis elevados (Baungarten e Pozza,
2001). Quanto maior o teor de nitrato menos poluidor é o efluente.
2.12 Fósforo como fosfato
Os maiores responsáveis pela redução nas concentrações de fósforo no efluente
são as reações que ocorrem com os minerais, cálcio, alumínio e ferro, normalmente
presentes em meios de adsorção (Ucker et al., 2012). Segundo Naval e Couto (2005), o
fósforo é assimilado na forma de ortofosfato e é liberado para o meio também nesta
forma através da hidrólise de compostos orgânicos excretados pelos microrganismos,
autólise e mineralização da matéria orgânica.
A concentração de fósforo é importante parâmetro de classificação das águas
naturais e efluentes (Piveli e Kato, 2005). O fósforo está presente nas plantas em
ligações ésteres a uma molécula de carbono (Taiz e Zeiger, 2004) o que torna difícil a
quebra da ligação deste com a estrutura orgânica.
2.13 Minerais em forrageiras
Em estudo para estabelecer as médias de macro e micronutriente realizado com
171 amostras de aveia em grão, McMullen (2000) encontrou para os minerais as
seguintes médias P (3.800); Mg (1.300); Ca (1.100); K (4.700); Na (20); Cu (4,7); Zn
(37) e Mn (45) em mg/L.
A concentração de minerais está associada à fertilidade do solo, disponibilidade
de água, adubação, manejo e forma de utilização. O grão de aveia tem maior
concentração de fósforo e magnésio em relação aos demais nutrientes minerais. No grão
de aveia, os minerais encontram-se distribuídos na casca (31% a 47%), no farelo grosso
(15% a 30%), no farelo fino (16% a 22%) e na farinha (8% a 47%) (Gutkoski e Pedó,
2000).
Em revisão publicada, Gutkoski e Pedó (2000) afirmam que a casca apresenta
grande quantidade de cálcio, significativo nutricionalmente, mas não disponível para a
14
absorção, por estar ligado com outros constituintes, aplicável a não ruminantes. Para
esses autores, do fósforo total no grão de aveia, 58% estão sob a forma de ácido fítico.
2.14 Minerais ferro, zinco, cobre, cálcio, potássio, sódio, magnésio e manganês
O ferro, zinco e o cobre estão presentes nas estruturas vegetais em associação com
moléculas de citocromo, clorofila e proteínas, é formador de complexos clorofila-
proteína e precipita como óxidos e fosfatos, o zinco é um ativador enzimático, está
presente no citocromo e o cobre forma o complexo cobre-ácido tartárico (Taiz e Zeiger,
2004).
Os elementos potássio, sódio, magnésio e manganês são encontrados em solução
no citosol ou em vacúolos, ou ligados eletrostaticamente ou como ligantes de compostos
de carbono (Taiz e Zeiger, 2004). Os elementos potássio e sódio são elementos de alta
mobilidade, não constituem nenhuma estrutura vegetal. Para os autores Taiz e Zeiger,
(2004) os elementos (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu e Zn) ficam disponíveis no intervalo
de pH entre 5,5 e 6,5.
2.15 Legislações e definições sobre efluentes
A compreensão de que o ser humano é parte integrante do meio ambiente é
consensual. Assim, as relações sociais, econômicas e culturais também fazem parte
desse meio e, portanto, é objeto da área ambiental, por consequência, da educação
enquanto processo. Com isso, todos têm compromisso com o desenvolvimento social e
não pode ausentar de seu poder fiscalizador.
O Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), órgão responsável pela
legislação ambiental brasileira estipulava para o lançamento de efluentes em ambientes
aquáticos o limite máximo de 5,0 mg/L de nitrogênio na forma de amônia (artigo 21,
Resolução n° 20 – 1986). Acredita-se que por pressões motivadas pela economia, esse
órgão elevou este limite para 20 mg/L através da Resolução de n° 357 (artigo 34) de 17
de março de 2005, sendo mantido esse valor na Resolução n° 430 (artigo 16) de 13 de
maio de 2011.
As Resoluções do Conama n°430 de 13 de maio de 2011 e n° 357 de 17 de março
de 2005 definem o termo efluente e as condições de lançamento e padrões de emissão,
conforme os itens dispostos na Tab. 2:
15
Tabela 2. Definições de acordo com as Resoluções Conama n° 357 de 2005 e 430 de 2011 Resolução Artigo Inciso Texto
430 4° V Efluente: termo usado para caracterizar os despejos líquidos provenientes de diversas atividades ou processos.
430 4° XII Parâmetro de qualidade do efluente: substâncias ou outros indicadores representativos
dos contaminantes toxicologicamente e ambientalmente relevantes do efluente.
357 2° XIII Condições de lançamento: condições e padrões de emissão adotados para o controle de lançamentos de efluentes no corpo receptor.
357 2° XXVI Padrão: valor limite adotado como requisito normativo de um parâmetro de qualidade
de água ou efluente.
Adaptado pelo autor de Art. 4° incisos V e VII da Resolução Conama n° 430 de 13 de maio de 2011 (CONSELHO..., 2011) e do Art. 2° incisos XIII e XXVI da Resolução Conama n° 357 de 17 de março de 2005 (CONSELHO..., 2005).
A Resolução Conama n° 430 estabelece nos Artigos 2° e 3° condições para a
disposição final de efluentes no solo, independente da origem, mesmo que tratados, não
podendo em hipótese nenhuma causar poluição ou contaminação das águas superficiais
e subterrâneas. Já o Artigo 11° proíbe o lançamento, mesmo que tratados de efluentes
ou disposição de resíduos domésticos, agropecuários, de aquicultura, industriais e de
quaisquer outras fontes poluentes, em águas de classe especial. O Artigo 16° estabelece
condições para o lançamento, quando possível, de efluentes de qualquer fonte poluidora
no corpo receptor, conforme demonstrado na Tab. 1.
Na Tab. 3 são demonstradas as condições para o lançamento de efluentes em
corpos receptores.
Tabela 3. Condições e padrões de lançamento de efluentes Parâmetro Permitido
pH 5 – 9
DBO5 120 mg/L
Cobre dissolvido (Cu) 1,0 mg/L
Ferro dissolvido (Fe) 15,0 mg/L
Manganês dissolvido (Mn) 1,0 mg/L Nitrogênio amoniacal total (N) 20,0 mg/L
Zinco total (Zn) 5,0 mg/L
Adaptado pelo autor de Art. 16 incisos I e II da Resolução Conama n° 430 de 13 de maio de 2011 (CONSELHO..., 2011).
As concentrações contidas na Tab. 2 é o valor máximo permitido quando do
lançamento de efluentes no ambiente.
A Resolução n° 357 do Conama no que trata de efluentes foi alterada pela Resolução n°
430 tornando-a mais eficiente, enquanto instrumento normativo legal. A legislação trata com
o mesmo rigor todos os efluentes independentes da origem. Na questão dos efluentes, no § 3º
do Artigo 28,° é tratado dos relatórios, laudos e estudos que fundamentam a declaração de
carga poluidora (DCP) que deverá ser mantida arquivada no empreendimento ou atividade,
bem como uma cópia impressa da declaração anual subscrita pelo administrador principal e
pelo responsável legalmente habilitado, acompanhada da respectiva anotação de
16
responsabilidade técnica (ART), os quais deverão ficar à disposição das autoridades de
fiscalização ambiental.
Com a edição da Resolução 430, os órgãos ambientais estaduais ganharam autonomia
para inúmeras ações de fiscalização, essa agilidade poderá significar o acompanhamento de
perto das atividades agropecuárias, em especial aos confinamentos pela elevada carga
orgânica que produzem por animal/dia.
Na atualidade, a produção de silagens de capins já se destaca em volume, contudo ainda
não possuímos estudos estatísticos que indique qual é a quantidade de silagem produzida
anualmente e qual a qualidade e em quais condições. Grande volume de silagens pode
ocasionar volume significativo de efluentes, o que justifica investimentos em linhas de
pesquisa com essa abordagem possibilitando continuidade a pesquisa nessa área.
No Brasil, a disponibilidade de dados sobre o impacto de efluentes de silagens no
ambiente é insignificante, carecemos de muitos estudos para, inclusive fortalecer a legislação
que trata sobre o tratamento e lançamento de efluentes em corpos receptores. Não existe
nenhum trabalho científico sobre o impacto do efluente de silagens aos mananciais. Nesse
contexto, esse estudo pretende gerar conhecimento sobre a composição de efluentes
potencialmente tóxicos produzidos na ensilagem, podendo contribuir com a política ambiental
brasileira sob a responsabilidade do Ministério do Meio Ambiente, podendo a vir despertar
pesquisadores para essa temática.
A pesquisa teve por objetivo compreender o potencial poluidor e as perdas por efluente
de silagem de aveia-preta, uma gramínea C3 com ampla utilização no Sudeste e Sul do Brasil
pelo seu valor nutricional.
Considerando a literatura revisada, construíram-se questões para reflexão de
pesquisadores e produtores quanto às possibilidades de ensilar com técnicas adequadas
visando diminuir a contaminação ambiental por efluentes de silagens. Buscou-se também a
abordagem conceitual prevista na legislação sobre as questões ambientais inerentes à
produção de efluentes e sua destinação com menor impacto negativo ao meio ambiente.
Destaca-se o vazio de produções científicas no que concerne à temática ambiental quando o
assunto é efluente de silagens. É intenção oportunizar com esta pesquisa para contribuir com
aqueles que se interessam por efluentes de silagens de gramíneas, ou apenas pela silagem em
si, mas atentando para as questões ambientais no cenário atual da produção animal.
17
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III – OBJETIVOS GERAIS
Neste trabalho foram realizados três experimentos, com os seguintes objetivos:
determinar o valor nutricional da silagem de aveia preta; avaliar a estabilidade aeróbia e
as perdas totais de matéria seca da silagem de aveia preta em função de três tamanhos
de partícula e em três densidades; caracterizar as perdas de nutrientes e o potencial
poluidor do efluente formado pelo exsudado da silagem por análises físico-químicas e
bioquímicas.
IV – Valor nutricional e perdas totais de matéria seca em silagens de aveia preta
(Avena strigosa Schreb.), em diferentes tamanhos de partícula e densidade na
ensilagem
[Nutritional value and dry matter total losses in the silages of oat (Avena strigosa
Schreb.), in different sizes and particle density in silage]
RESUMO
Objetivou-se avaliar o efeito do tamanho médio da partícula (TMP) e da densidade (DE)
na ensilagem da aveia preta (Avena strigosa Schreb.), colhida no estágio de grão leitoso
sobre o valor nutricional e perdas de matéria seca por gases e por efluentes no período
de ensilagem e armazenamento. Os tratamentos foram constituídos por três densidades
na ensilagem (550; 600 e 650 kg MV/m3) e três tamanhos médio de partículas (5; 8 e 12
mm), com quatro repetições. Para a ensilagem, utilizaram-se silos experimentais de
PVC com volume de 0,015 m3. No quinto dia após a vedação dos silos, procedeu-se a
pesagem para verificar as perdas de matéria seca por gases e efluentes. As perdas
registradas variaram de 0,22 a 1,37%, respectivamente para DE 650 kg/m3 e TMP 12
mm e para DE 600 kg/m3 e TMP 5 mm. Antes da abertura dos silos, realizou-se a
segunda pesagem para aferir a perda total de matéria seca ao longo de 60 dias de
armazenagem. As perdas totais de MS variaram de 2,82 a 5,95%, sendo a menor,
respectivamente, para DE 600 kg/m3 e TMP 12 mm e a maior perda para DE 650 kg/m
3
e TMP 8 mm. Não houve efeito de tratamento para a maioria das variáveis nutricionais
avaliadas nas silagens, exceto para os teores de fibra em detergente neutro (FDN), fibra
em detergente ácido (FDA) e carboidratos totais (CHO). O tamanho médio da partícula
e a densidade na ensilagem da aveia preta afetaram os teores de proteína, de extrato
etéreo e de fibra em detergente ácido, com consequente alteração na DIVMS. As perdas
totais de matéria seca e recuperação de matéria orgânica não foram afetadas pela
densidade e pelo tamanho médio de partícula na ensilagem da aveia.
Palavras-chave: forrageira de inverno, proteólise, gases, valor nutricional
25
ABSTRACT
Was aimed to evaluate the effect of average particle size (APS ) and density (DE) of
oat silage (Avena strigosa Schreb) harvested at milky grain stage on nutritional value
and dry matter losses by gas and effluent during ensiling and storage. The treatments
consisted of three silage densities (550, 600 and 650 kg MV/m3), and three average
particle sizes (5, 8 and 12 mm ) with four replications. For silage were used
experimental PVC silo with a volume of 0,015 m3. On the 5th day after the sealing of
the experimental silo, the weight was carried out to check the dry matter losses in gas
and effluent. Losses recorded ranged from 0.22 to 1.37 % respectively for DE 650
kg/m3 and 12 mm APS and DE 600 kg/m
3 and 5 mm APS. Before the opening of the
experimental silo, it was carried out the 2nd weighing to measure dry matter total loss
during 60 days of storage. The total DM losses ranged from 2.82 to 5.95%, the lowest
being respectively for DE 600 kg/m3
and APS 12 mm and greater loss for DE 650 kg/m3
and APS 8 mm. There was no treatment effect for most nutritional variables evaluated
in the silages, except for neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and
total carbohydrates (CHO). The average particle size and density of oat silage affected
the levels of protein, ether extract and fiber acid detergent, with consequent change in in
vitro digestibility of dry matter (IVDDM) . The dry matter total losses and recovery of
organic matter were not affected by the density and the average particle size of oat
silage.
Keywords: winter forage, proteolysis, gases, nutritional value
26
INTRODUÇÃO
A aveia preta (Avena strigosa Schreb.) é uma gramínea com múltiplos usos podendo ser
empregada para a produção de grãos para fins de alimentação humana e animal (grãos,
pastejo, feno, silagem ou cortada e fornecida fresca no cocho) pelo seu valor
nutricional, podendo ser utilizada como cobertura do solo e adubação verde e inibir as
infestações de plantas invasoras.
A composição química, por si só, não deve ser utilizada como único determinante da
qualidade de uma forragem ou de sua silagem. A digestibilidade “in vitro” com base na
matéria seca (DIVMS) é componente indispensável à correta interpretação do valor
nutricional de uma forrageira “in natura” ou conservada.
A parede celular pode ser separada em fibra detergente neutro (FDN) que expressa a
fibra digestível (celulose e hemicelulose) e a fibra detergente ácido (FDA) determinam
a qualidade da parede celular e expressa a fração indigestível (lignina). Os teores de
FDN e FDA determinam, respectivamente, o potencial de consumo e a digestibilidade
da matéria seca. Esses parâmetros são indispensáveis na avaliação da qualidade da
silagem.
Com relação à produção de silagem, o processamento mecânico durante a colheita tem
grande influência sobre a qualidade final do material. Silagens com tamanho de
partícula muito elevado apresentam problemas de compactação e, em consequência,
fermentação inadequada o que pode incrementar a perda de matéria seca por gases e
efluentes. Loures et al. (2003) observaram que com o aumento da pressão de
compactação houve incremento na produção de efluente em silagem de capim-elefante,
sendo que os autores concluíram que a pressão de compactação mais adequada seria de
550 kg/m3. Silagens com adequado teor de matéria seca e compactação eficiente
preservam uma quantidade elevada de açúcares residuais, que posteriormente serão
utilizados pelos microrganismos ruminais (Senger et al., 2005).
Quando ocorre a redução do tamanho de partícula há maior facilidade no processo de
ensilagem, pois a compactação é facilitada. E com o maior processamento da forragem,
ocorre aumento na disponibilidade de nutrientes para as bactérias produtoras de ácido
lático, facilitando a proliferação destas (McDonald et al., 1991; Neumann et al., 2005;
Senger et al., 2005).
Amaral et al. (2008) observaram melhoria nutricional em silagem de capim Marandu,
quando esta teve maior densidade, com diminuição na concentração de nitrogênio
27
insolúvel em detergente neutro (NIDN) e maiores coeficientes de digestibilidade “in
vitro”. Autores também relataram efeito benéfico da maior densidade com relação às
perdas após abertura do silo e maior estabilidade aeróbia.
Porém, plantas forrageiras que não contenham teor de matéria seca adequada para
ensilagem podem produzir efluente, o qual carreia grande quantidade de nutrientes
como açúcares, ácidos orgânicos, proteínas, minerais (McDonald et al., 1991) o que
resulta em silagem de baixa qualidade. Além disso, os efluentes produzidos pelas
silagens podem apresentar alto potencial de poluição ambiental.
Sendo assim, o objetivo do experimento foi estudar o efeito do tamanho médio da
partícula (TMP) e da densidade (DE) na ensilagem da aveia preta sobre o valor
nutricional da silagem e sobre as perdas totais por efluentes e gases.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental de Iguatemi – FEI, localizada
à latitude de 23º 25' S; 51º 57' O e a 550 m de altitude. A região apresenta clima
subtropical (Cfa), segundo a classificação de Köppen, temperatura média do mês mais
frio, inferior a 18ºC e temperatura média no mês mais quente, acima de 22ºC
(Caviglione et al., 2000). O solo da região experimental é classificado como Latossolo
Vermelho eutroférrico de textura areno-argilosa (Gomes et al., 2011).
As análises químico-bromatológicas da silagem foram realizadas no Laboratório de
Análises de Alimentos e Nutrição Animal (LANA), ambos pertencentes à Universidade
Estadual de Maringá.
A área de plantio da aveia preta comum (Avena strigosa Schreb.) foi constituída de 1,0
ha nas dependências da FEI. A análise de solo da área experimental apresentou o
seguinte resultado: pH de 6,65; teor de P2O5 de 9,16 mg/dm3; K2O de 0,16 Cmol/dm
3;
matéria orgânica de 21,94 g/dm3 e saturação de base 60,30%. Considerando o resultado
da análise de solo foi feita adubação no plantio com 300 kg ha-1
da formulação química
NPK 08-30-16. Não se realizou adubação de cobertura.
O preparo do solo foi convencional, com utilização de arado de disco e grade
niveladora. A semeadura da aveia foi realizada no dia 05 de maio de 2012 com
densidade de 60 kg/ha de sementes. A semeadura foi realizada com semeadora de
plantio em linhas, regulada para espaçamento entre linhas de 17 cm.
28
Na Fig. 1 são apresentados os dados obtidos na estação meteorológica da FEI, sendo
que no período de plantio da aveia, houve pouca precipitação pluviométrica, sendo
registrado um pico em 20/06/2012 com o um volume de 144,6 mm. Depois, seguiram-
se 47 dias até o corte para a ensilagem, nesse período a precipitação total foi de 18,4
mm.
Figura 1. Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio à
ensilagem da aveia preta, obtidos da estação meteorológica da Fazenda Experimental de
Iguatemi.
Ensilagem e monitoramento dos silos
O corte da aveia foi realizado no ponto considerado ideal para ensilagem sendo
realizada a análise visual para a identificação do grão leitoso, conforme preconiza a
literatura (Portas e Vechi, 2007), atingido os 93 dias do plantio. O corte foi realizado
com uso de ensiladeira modelo JF92Z10, regulada para os tamanhos de partículas pré-
definidos como tratamentos.
Os tratamentos avaliados foram três tamanhos médio de partículas (5 mm; 8 mm e 12
mm) e três densidades na ensilagem (550 kg/m3; 600 kg/m
3 e 650 kg/m
3), arranjados em
delineamento fatorial (3 x 3), com quatro repetições. As densidades tiveram por
objetivo simular a pressão existente em silos de maior escala, como descrito por
O’Donnell et al. (1995), em estudos para avaliação de ocorrência de efluentes em
silagens.
A ensilagem foi feita em silos experimentais de PVC, com volume de 0,015 m3 o que
permitiu acomodar até 9,750 kg na densidade 650 kg/m3 da forrageira em cada silo.
Após o corte em cada tamanho de partícula, a forragem foi inoculada com inoculante
bacteriano (Master tropical – Katec Lallemand), com níveis de garantia na ordem de 2,0
x 108ufc/g de Lactobacillus plantarum MA 18/5u e de 0,5 x 10
9 ufc/g de Pediococcus
29
acidilactici MA 18/5m, com aplicação na dosagem recomendada pelo fabricante. As
densidades das silagens foram obtidas, considerando-se o volume dos silos e a
quantidade de massa de forragem a ser armazenada em cada silo.
Ao final do enchimento, os silos foram lacrados com lona preta e fita adesiva, pesados e
armazenados em área coberta. No final dos primeiros cinco dias de fermentação, foi
realizada a pesagem dos silos para quantificar as perdas parciais de matéria seca por
gases e por efluentes. Para compreender o processo de deterioração da matéria orgânica
(MO) da silagem de aveia preta, durante o período de armazenagem, utilizou-se a
relação C/N, a qual foi calculada pelo quociente entre a concentração de carbono e a
concentração de nitrogênio. A concentração de carbono total foi calculada
multiplicando-se a concentração da MO pela constante 1,80, conforme Gonçalves e
Baptista (2001).
As perdas de MO (PMO) foram estimadas pela concentração de matéria mineral no
momento da ensilagem e na abertura dos silos, segundo equação proposta por Paredes et al.
(2000), em que: PMO (%) = 100 – {100 [X1 (100 – X2)] / [X2(100 – X1)]}, em que X1 e X2
representam a percentagem de matéria mineral (MM) no início e no fim do período de
avaliação. No presente estudo, o X1 refere-se ao teor de MM no dia do corte da aveia e
o X2 o teor de MM no dia de abertura dos silos.
Após o período de armazenamento de 60 dias, os silos foram pesados para determinação
das perdas totais por gases e efluentes e abertos para retirada de amostras para análises
químico-bromatológicas das silagens.
Análises químico-bromatológicas
As amostras das silagens, em cada tratamento, foram descongeladas em temperatura
ambiente e secas em estufa a 60˚C, com ventilação de ar forçada por 72h, e,
posteriormente, moídas com auxílio de um moinho tipo faca, com peneira de 1 mm de
crivo e armazenadas em potes plásticos para posteriores análises químicas.
As amostras da forragem ensilada foram submetidas às seguintes determinações:
proteína bruta (PB) e matéria mineral (MM) realizadas, segundo Association... (1997).
A fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA), segundo Van
Soest et al. (1991); matéria seca (MS), de acordo com Silva (2002). A lignina (LIG),
pelo método LDA (lignina em detergente ácido), com uso de solução de ácido sulfúrico
a 72%, após a determinação de FDA, empregando-se o equipamento Daisy Incubator
30
Ankom. Com esse equipamento, determinou-se a digestibilidade “in vitro” da matéria
seca (DIVMS), conforme Holden (1999). O teor de celulose (CEL) e hemicelulose
(HEM) foi determinado, conforme Van Soest (1967). Foram determinados os
carboidratos totais (CHO), dados da metodologia da Universidade de Cornell, descrita
por Sniffen et al. (1992), em que: %CHO = 100 – (%PB + %EE + %MM). A
capacidade tampão (CT) foi analisada, conforme Playne e McDonald (1966). As
variáveis MS; MO; MM; PB; FDN; FDA; HEM; CEL; LIG; EE; DIVMS; CHO e CT
das silagens foram avaliadas para cada tamanho de partícula e densidade, adotando-se o
delineamento inteiramente casualizado em arranjo fatorial (3 x 3), com quatro
repetições. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, segundo pacote
estatístico Sistema... (2000).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A caracterização da forragem verde, no momento do corte para ensilagem, apresentou a
seguinte composição químico-bromatológica, com dados expressos com base na MS:
MS (28,12%); MO (94,18%); MM (5,82%); PB (10,18%); FDN (66,32%); FDA
(29,43%); HEM (36,89%); CEL (21,66%); LIG (4,77%); EE (2,97%); DIVMS
(79,14%); CHO (81,03%) e CT (46,58 mg NaOH /100 g MS).
Na abertura dos silos, ocorrida em 08 de outubro de 2012, fez-se uma avaliação
subjetiva de características das silagens como odor, coloração, camada deteriorada e
presença de mofo. Do total de 36 silos, apenas um continha sinais de que a fermentação
não ocorreu de forma satisfatória. Neste havia fungos, odor de amônia e forragem
apodrecida. A essa situação atribuiu-se a possível falha no sistema de vedação utilizado.
Nos demais silos, as silagens se apresentaram com coloração, odor, ausência de mofos e
pequena camada deteriorada, conforme o previsto para silagem de aveia.
Na Tab. 1 são apresentados os dados de perdas totais de matéria seca durante a
armazenagem e àquelas referentes ao período inicial de fermentação (até o 5° dia). As
perdas de MS foram consideradas baixas com valores que variaram de 2,81 a 5,91% nas
diferentes silagens estudadas, sendo a média de 4,18% para o período todo, não sendo
observado efeito (P>0,05) da densidade e do TMP na ensilagem. Até o quinto dia, as
maiores perdas, em valores absolutos, ocorreram no TMP 5 mm nas três DE avaliadas.
Já no período de 60 dias, a tendência de perda permaneceu com exceção da ocorrida na
DE 550 kg/m3, que inverteu da menor para a maior partícula.
31
Tabela 1. Perdas de matéria seca por gases e efluente no 5° e no 60° dias após a
ensilagem de aveia preta
Variáveis
Densidade (kg/m3)
Média CV
(%)
550 600 650
Tamanho médio de partículas (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12
MFF(g) 8.255 8.229 8.281 9.048 9.048 8.963 9.832 9.802 9.679 9.015 1,02
MSi 5(g) 8.168 8.193 8.217 8.926 9.019 8.925 9.641 9.768 9.658 8.946 1,61
MSi 60(g) 8.015 7.955 7.948 8.606 8.736 8.651 9.293 9.255 9.414 8.653 1,92
Perdas em 5 dias (%) 1,07 0,44 0,78 1,37 0,32 0,43 1,01 0,35 0,22 0,78 53,88
Perdas em 60 dias (%) 3,01 3,44 4,21 5,18 3,57 3,61 5,85 5,95 2,82 4,18 46,77
MFF-massa de forragem fresca; MSi5-massa silagem com cinco dias de ensilado e MSi60-massa de silagem com 60 dias de ensilado.
Fazendo a aplicação da equação, proposta por Paredes et al. (2000), constatamos que
para esse ensaio a equação não possibilitou entendimento satisfatório da quantidade
perdida de MO. Os valores em função dos tratamentos apresentaram inconsistência de
dados, não refletindo nesse momento interpretação adequada para a perda de MO nos
silos. As perdas no período de fermentação, calculadas em função da diferença direta
das massas inicial, ao quinto e ao 60° dia da ensilagem demonstraram perda média de
4,18%, o que representa recuperação de 95,82% de MO sendo avaliado como muito
bom.
São apresentados, na Tab. 2, os dados referentes à composição químico-bromatológica
das silagens. Não houve diferença significativa (P<0,05) para os teores de MS das
silagens, com média de 30,42%, ou seja, uma elevação de 8,17% em relação ao teor de
MS na forrageira no momento da ensilagem. De forma geral, apenas o TMP 5 mm na
DE 650 kg/m3 apresentou valor menor que 30% de MS. Também para o teor de MO não
houve diferença significativa (P<0,05), com valor médio de 94,55%, representando
elevação de 0,39% em relação ao teor de MO na forrageira no momento da ensilagem.
Tabela 2. Composição química de silagem de aveia preta no momento da abertura dos
silos experimentais
Variáveis
(%)
Densidade (kg/m3)
Média
(%)
CV
(%)
550 600 650
Tamanho médio de partículas (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12
MS 29,99 29,92 30,52 30,21 30,73 31,60 28,58 30,86 30,42 30,42 3,18
MO 94,14 95,14 94,46 94,74 95,12 94,31 94,24 94,62 94,22 94,55 12,87
PB 11,45b 10,08a 11,39b 11,05 11,53 11,74 12,07b 10,97ab 10,23a 11,16 6,28
FDN 60,34 60,3 59,49 60,15 60,16 60,05 60,87 61,70 60,74 60,43 2,24
FDA 25,1a 26,1a 27,49b 25,66 25,89 25,00 24,73a 26,35ab 27,21b 25,95 4,87
MM 5,86 4,86 5,54 5,26 4,88 5,69 5,76 5,38 5,78 5,45 12,88
LIG 5,28 5,14 4,28 5,67 5,02 4,45 5,18 4,39 4,42 4,87 15,58
HEM 32,25 34,50 36,13 34,29 34,27 35,35 32,00 34,41 32,14 34,26 4,81
CEL 19,80 20,00 19,55 20,94 20,86 21,96 23,21 21,89 22,33 21,17 6,90
EE 3,05 3,12 2,76 3,29b 2,74a 2,71a 3,19 2,84 2,80 2,94 8,68
DIVMS 72,66ab 76,32b 68,30a 71,69 73,94 67,76 69,64ab 63,95a 71,62b 70,65 6,10
CHO 79,63 81,34 79,66 80,99 80,85 80,04 79,38 80,68 81,21 80,42 1,35
MS-matéria seca; MO-matéria orgânica; PB-proteína bruta; FDN-fibra em detergente neutro; FDA-fibra em detergente ácido; MM-matéria mineral; LIG-lignina; HEM-hemicelulose; CEL-celulose; EE-extrato etéreo; DIVMS-digestibilidade “in vitro” da MS e
CHO-carboidratos totais. Letras diferentes na linha diferem pelo teste de Tukey a 5%.
32
Houve diferença significativa (P>0,05) nos teores de PB das silagens, sendo a menor
média de 10,08% e a maior de 12,07%, referente às silagens com DE 550 kg/m3
e TMP
8 mm e DE 650 kg/m3 TMP 5 mm, respectivamente. O teor médio de PB das silagens
foi de 11,16%, o que representou aumento de 9,6% em relação ao teor de PB na
forrageira no momento da ensilagem. Apenas a silagem com TMP 8 mm e DE 550
kg/m3 apresentou teor de PB menor que 10,18% (média da forrageira). Souza et al.
(2011), trabalhando com ensilagem de aveia branca inoculada e não inoculada com
(Lactobacillus plantarum e Pediococcus pentosaceus) e utilizando TMP de 10 mm,
encontraram valores semelhantes aos observados no presente estudo. Os autores
concluíram que a PB foi afetada somente pela utilização do inoculante, de forma que a
silagem inoculada apresentou menor teor de PB.
Para a fração FDN, as médias variaram entre 59,49 na DE 550 kg/m3 e TMP 12 mm e
61,70% na ME 650 kg/m3 e TMP 5 mm. A média da concentração de FDN nas silagens
foi de 60,43%, sendo 9,7% menor que o teor de FDN na forragem fresca. Este
comportamento é contrário ao esperado, uma vez que normalmente as perdas de
compostos não estruturais no processo de fermentação aumentam o teor da fração fibra
na forragem. Contudo, o desaparecimento desse percentual de FDN indica que a fração
hemicelulose foi solubilizada. Esse efeito pode ser considerado positivo ao processo,
por fornecer carboidratos solúveis aos microrganismos da silagem e possibilitar maior
consumo da silagem pelos animais. Cysneiros et al. (2006), estudando capins tropicais e
Santos et al. (2008), estudando aveia, encontraram resultados semelhantes quando
avaliaram a utilização de enzimas fibrolíticas e inoculantes bacterianos.
Para o teor da FDA, os valores variaram entre 24,73% na silagem com ME 650 kg/m3 e
TMP 5 mm e 27,49% na silagem com ME 550 kg/m3 e TMP 12 mm. As médias das
silagens resultaram no teor médio de 25,95% de FDA, que é 13,4% menor que o teor
médio na forragem fresca. Observa-se que os valores de FDA foram superiores
(P<0,05) com o aumento do TMP, sendo este efeito mais pronunciado para a silagem
com menor DE. Isso mostra que a elevação do TPM reduz a qualidade da silagem, pois
a concentração de FDA está correlacionada com o valor nutricional e em consequência
ao desempenho animal.
O consumo voluntário de MS está relacionado à concentração de fibra em detergente
neutro (FDN) no volumoso. Este constituinte é um limitador do consumo pelo excesso
de fibra que dificulta a digestibilidade pelo rúmen. Quanto maior a concentração de
FDN na forragem, menor o consumo de MS. Já a digestibilidade da MS depende do teor
33
de fibra em detergente ácido (FDA), pela ligação entre lignina-celulose-hemicelulose
(lignocelulose), é o principal limitante à degradação dos carboidratos estruturais pelos
microrganismos ruminais.
Foi observado decréscimo nos valores da DIVMS das silagens no TMP de 12 mm,
exceto quando a DE foi de 650 kg/m3. Provavelmente, isso se deva a maior perda de
conteúdo celular quando o material sofre intenso processamento aliado a uma
compactação elevada.
Não houve diferença significativa (P<0,05) para os teores de MM. A menor média foi
4,86% e a maior foi 5,86% referente à silagem com DE 550 kg/m3 e TMP 8 mm,
enquanto a maior média foi na DE 550 kg/m3 e TMP 5 mm. O teor de MM, média de
todas as silagens, foi de 5,45% representando redução de 6,8% em relação ao teor de
MM na forrageira quando da ensilagem. A redução do teor de MM da forragem, após a
ensilagem, pode significar perda de minerais por carreamento em fluídos extravasados
do núcleo celular e realizando um processo de movimentação descendente no interior
dos silos.
Os teores de lignina (LIG) nas silagens não mostraram diferença (P<0,05), com valores
entre 4,28 e 5,28% e média 4,87%, representado um aumento na concentração de LIG
de 2,31% em relação à forragem fresca, o que pode ser explicado pela perda de
compostos solúveis. A lignina é constituída de um polímero fenólico associado aos
carboidratos estruturais, à celulose e à hemicelulose (Norton, 1982) e é o componente
que mais limita a digestão dos polissacarídeos da parede celular no rúmen (Jung e
Deetz, 1993).
Também para os teores de HEM não houve efeito de tratamento, com teor médio de
34,26%, ou seja, 7,7% maior que a encontrada na forragem fresca, representando um
aumento diário de 0,13%, o que pode ser atribuído ao efeito de diluição em relação a
componentes não estruturais da planta. Alterações no teor de HEM durante o processo
de ensilagem pode ser justificada pela hidrólise de carboidratos estruturais que ocorre
durante o processo de fermentação (McDonald et al., 1991). Embora alguma celulose
também possa ser hidrolisada, a HEM é fonte de carboidratos solúveis o que significa
que o aumento de sua concentração favorece a atuação de microrganismos na
fermentação. Não houve diferença significativa (P>0,05) para os teores de CEL em
relação aos tratamentos testados na ensilagem de aveia. Foi observado que o maior teor
ocorreu na silagem com DE 600 kg/m3 e TMP 12 mm, enquanto o menor valor ocorreu
na DE 550 kg/m3 e TMP 5 mm.
34
Já para o teor de EE houve efeito (P<0,05) de tratamento DE 600 kg/m3 e TMP 5 mm.
Pode significar que nesta densidade e nesse tamanho de partícula pode ter ocorrido
maior extravasamento de ácidos graxos, ceras e outras substâncias que são solúveis em
éter. Comparando as médias entre a forragem fresca e a silagem, percebemos redução
de 1,02% no teor de EE.
Entre as médias obtidas para a fração CHO das silagens não foi observado diferenças
significativas (P>0,05), quando comparado como a média encontrada na forragem
fresca observa-se redução de 0,76% sobre a fração CHO. Possivelmente, essa baixa
redução pode estar associada ao consumo por microrganismos. Salienta-se que a
redução no teor de CHO pode ser maior, fato observado em silagens com fermentação
inadequada, havendo grande consumo de carboidratos solúveis. O valor nutricional da
silagem de aveia preta, aos 60 dias de ensilagem, pode ser evidenciado pelas alterações
ocorridas no decurso da fermentação, fato observado nos teores de nutrientes nas
silagens. Devem-se considerar ainda as concentrações em elementos minerais, os quais
não foram comparados nesse estudo. Contudo, infere-se que os teores desses
constituintes foram maximizados em função da baixa perda média de MS (4,18%).
CONCLUSÕES
O tamanho médio da partícula e a densidade na ensilagem da aveia preta afetaram os
teores de proteína, de extrato etéreo e de fibra em detergente ácido, com consequente
alteração na DIVMS.
As perdas totais de matéria seca e recuperação de matéria orgânica não foram afetadas
pela densidade e pelo tamanho médio de partícula na ensilagem da aveia.
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V – Estabilidade aeróbia de silagens de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
ensiladas com diferentes densidades e tamanhos de partícula
[Aerobic stability of the silages of oat (Avena strigosa Schreb.) silages of different
densities and particle sizes]
RESUMO
Objetivou-se com esse estudo avaliar os efeitos de diferentes densidades (DE) e
tamanhos médios de partícula (TMP) na estabilidade aeróbia de silagens de aveia preta
(Avena strigosa Schreb.). Os tratamentos foram distribuídos em delineamento
experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 3 x 3, com quatro
repetições. Após o corte da forrageira, na ensilagem foi utilizado inoculante microbiano
com níveis de garantia na ordem de 2,0 x 108ufc/g de Lactobacillus plantarum MA
18/5u e de 0,5 x 109 ufc/g de Pediococcus acidilactici MA 18/5m, com aplicação na
dosagem recomendada pelo fabricante. A ensilagem foi feita em silos experimentais de
PVC, com capacidade de 9,750 kg de silagem. As densidades das silagens foram
obtidas considerando-se o volume dos silos (0,015 m3). Utilizaram-se as densidades
(DE) 550; 600 e 650 kg/m3 e os tamanhos médios de partícula (TMP) 5; 8 e 12 mm.
Após 60 dias de armazenagem, os silos foram abertos e coletadas amostras para análises
químicas e iniciou-se o monitoramento da estabilidade aeróbia (EA) das silagens
durante 96 h. Na abertura dos silos e por quatro dias após, foi realizado monitoramento
dos valores de temperatura e pH e coleta de 25 g de amostra para determinar o teor de
matéria mineral (MM). Os resultados evidenciam que, exceto nas primeiras 8 h de
exposição ao ar, em nenhum outro momento a temperatura das silagens foi inferior aos
valores da temperatura ambiente, caracterizando silagens com alta estabilidade aeróbia.
A quebra da EA, considerando todos os tratamentos, ocorreu entre 8 e 24 h. Sendo
registrado o tempo para atingir a temperatura máxima (TTmax) de 35,22°C para a
silagem com menor TMP e DE 550 kg/m3 em 96 h de exposição aeróbia. Concluiu-se
que o TMP e a DE da silagem tem a capacidade de alterar a estabilidade quando exposta
ao ar, sendo que a maior compactação, aliada ao menor tamanho de partícula pode
melhorar a fermentação do material, o que reduz o tempo de estabilidade ao ar.
Palavras-chave: forragem, matéria mineral, temperatura
38
ABSTRACT
The objective of this study was to evaluate the effects of different densities (DE) and
average particle sizes (APS) on the aerobic stability of oat silage (Avena strigosa
Schreb.). After cutting the forage, microorganisms silage inoculant was used with
assurance levels on the order of 2.0 x 108
ufc/g of Lactobacillus plantarum MA 18/5u
and 0.5 x 109 cfu/g of Pediococcus acidilactici MA 18/5M, with application in the
dosage recommended by the manufacturer. The silage was made in experimental PVC
silo with capacity of the approximately 10,0 kg of silage. The densities of the silages
were obtained considering the volume of experimental silo (0.015 m3). We used the
density (DE) 550, 600 and 650 kg/m3 and the average particle size (APS) 5, 8 and 12
mm. After 60 days of storage, the experimental silos were opened and samples collected
for chemical analysis and then began the monitoring of the aerobic stability (AS) of
silages for 96 hours. At the opening of the experimental silos and by four days after it
was carried out the monitoring of the temperature and pH values and collecting 25 g of
sample to determine the content of mineral matter (MM). The results show that except
for the first 8 h of exposure to air, at any other time the temperature of the silage was
lower than the values of the ambient temperature, characterizing silages with high
aerobic stability. The breaking of the AS, considering all treatments occurred between 8
and 24 hours. And recorded the time to reach the maximum temperature (maxT) of
35.22 ° C for silage with lower APS and DE 550 kg/m3 at 96 hours of aerobic exposure.
It was found that the APD and DE of silage has the ability to modify the stability when
exposed to air, and the greater compression, coupled with the smaller particle size may
improve the fermentation of the material, which reduces the time stability in air.
Keywords: forage, mineral matter, temperature
39
INTRODUÇÃO
O processo de ensilagem tem como objetivo conservar o material colhido o mais
próximo do seu estado original. Para tanto, durante a produção da silagem é necessário
atenção com relação a alguns aspectos referentes à planta como, por exemplo, o estádio
de desenvolvimento, teor de matéria seca e, também em relação à tecnologia de
ensilagem, como o tamanho de partícula e a compactação. Tais variáveis podem
influenciar na qualidade final do material, com diminuição das perdas por processos
fermentativos indesejáveis e concentração adequada de nutrientes.
Porém, durante a fase de utilização, a exposição da silagem ao ar pode ser prejudicial,
reduzindo a qualidade da forragem. Geralmente, silagens com grande concentração de
açúcares residuais e fermentação adequada, predominantemente lática, quando exposta
ao ar apresentam alta proliferação de organismos espoliadores. Primeiramente, as
leveduras consomem ácido lático elevando o pH, tornando o ambiente adequado para
atuação de outros organismos oportunistas, como fungos filamentosos e bactérias,
resultando em queda do valor nutricional do alimento (Woolford, 1990).
Silagens com alta densidade (DE) possuem maior quantidade de nutrientes residuais
(Amaral et al., 2008), porém se durante o período de utilização esta não for bem
manejada podem ocorrer grandes perdas pela extensa proliferação de microrganismos
deterioradores.
Já o tamanho de partícula pode influenciar positivamente o processo de produção de
silagens, onde tamanhos adequados podem diminuir os custos de produção por diminuir
as perdas no período de pós-abertura do silo (Balsalobre et al., 2001), pois estas podem
auxiliar aumentando a eficiência de compactação (Neumann et al., 2007).
Assim, objetivou-se com esse experimento estudar o efeito do tamanho médio da
partícula (TMP) e da densidade na ensilagem da aveia preta sobre a estabilidade aeróbia
das silagens.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental de Iguatemi – FEI, localizada
à latitude de 23º 25' S; 51º 57' O e a 550 m de altitude. A região apresenta clima
subtropical (Cfa), segundo a classificação de Köppen, temperatura média do mês mais
frio, inferior a 18ºC e temperatura média no mês mais quente, acima de 22ºC
40
(Caviglione et al., 2000). O solo da região experimental é classificado como latossolo
vermelho eutroférrico de textura areno-argilosa (Gomes et al., 2011).
As análises químico-bromatológicas da silagem foram realizadas no laboratório de
Análises de Alimentos e Nutrição Animal (LANA), ambos pertencentes à Universidade
Estadual de Maringá.
A área de plantio da aveia (Avena strigosa Schreb.) foi constituída de 1,0 ha nas
dependências da FEI. A análise de solo da área experimental apresentou o seguinte
resultado: pH de 6,65; teor de P2O5 de 9,16 mg/dm3; K2O de 0,16 Cmol/dm
3; matéria
orgânica de 21,94 g/dm3 e saturação de base 60,30%. Considerando o resultado da
análise de solo foi feita adubação no plantio com 300 kg ha-1
da formulação química
NPK 08-30-16.
O preparo do solo foi convencional, com utilização de arado de disco e grade
niveladora. A semeadura da aveia foi realizada no dia 05 de maio de 2012 com
densidade de 60 kg/ha de sementes. A semeadura foi realizada com semeadora de
plantio em linhas, regulada para espaçamento entre linhas de 17 cm.
Na Fig. 1 são apresentados os dados obtidos na Estação Meteorológica da FEI, e no
período de plantio da aveia, houve pouca precipitação pluviométrica, sendo registrado
um pico em 20/06/2012 com o um volume de 144,6 mm. Depois, seguiram-se 47 dias
até o corte para a ensilagem, nesse período a precipitação total foi de 18,4 mm.
Figura 1. Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio à
ensilagem da aveia preta, obtidos da Estação Meteorológica da Fazenda Experimental
de Iguatemi.
Ensilagem e monitoramento dos silos
O corte da aveia foi realizado no ponto considerado ideal para ensilagem sendo
realizada a análise visual para a identificação do grão leitoso, conforme preconiza a
41
literatura (Portas e Vechi, 2007). O corte foi realizado com uso de ensiladeira, modelo
JF92Z10, regulada para os tamanhos de partículas pré-definidos como tratamentos.
Os tratamentos avaliados foram três tamanhos médio de partículas (5 mm; 8 mm e 12
mm) e três densidades na ensilagem (550 kg/m3; 600 kg/m
3 e 650 kg/m
3), arranjados em
delineamento fatorial (3 x 3), com quatro repetições. As densidades tiveram por
objetivo simular a pressão existente em silos de maior escala, como descrito por
O’Donnell et al. (1997), em estudos para avaliação de ocorrência de efluentes em
silagens.
A ensilagem foi feita em silos experimentais de PVC, com volume de 0,015 m3 o que
permitiu acomodar até 9,750 kg na densidade 650 kg/m3 da forrageira em cada silo.
Após o corte em cada tamanho de partícula a forragem foi inoculada com inoculante
bacteriano (Master tropical – Katec Lallemand), com níveis de garantia na ordem de 2,0
x 108ufc/g de Lactobacillus plantarum MA 18/5u e de 0,5 x 10
9 ufc/g de Pediococcus
acidilactici MA 18/5m, com aplicação na dosagem recomendada pelo fabricante. As
densidades das silagens foram obtidas considerando-se o volume dos silos e a
quantidade de massa de forragem a ser armazenada em cada silo.
Ao final do enchimento, os silos foram lacrados com lona preta e fita adesiva, pesados e
armazenados em área coberta. No final dos primeiros cinco dias de fermentação, foi
realizada a pesagem dos silos para quantificar as perdas parciais de matéria seca por
gases e por efluentes.
Após o período de armazenamento de 60 dias, os silos foram pesados para determinação
das perdas totais por gases e efluentes e abertos para retirada de amostras para análises
químico-bromatológicas das silagens.
Estabilidade aeróbia
As avaliações da AE tiveram início com a abertura dos silos após 60 dias de ensilagem.
Em cada silo, a silagem foi descompactada para simular a exposição ao ar em situação
de descarga do silo durante a utilização, conforme descrito por Kung Jr. et al. (2000).
Para determinar a estabilidade aeróbia da silagem, nos oito dias seguintes após a
abertura dos silos, foi realizada a leitura da temperatura do ambiente e das silagens
diretamente nos silos, utilizando um termômetro digital de haste longa modelo Gulterm
1001digital.
42
As medições de temperatura foram realizadas diariamente às 8 h e às 16 h, sendo
definida a quebra da EA como o tempo observado para que a silagem apresentasse
elevação de 2°C em relação à temperatura ambiente (Kung Jr., 2001). A cada dia
foram retiradas 25 g de amostra, para determinar o teor de matéria mineral (MM),
utilizada como indicador na determinação de perdas durante a exposição ao ar,
segundo equação proposta por Paredes et al. (2000).
Também foi determinado o pH das silagens, diariamente às 8 h, com uso de
peagâmetro digital, sendo realizado a leitura do pH via infusão de 10 g de amostra de
silagem em 100 mL de água destilada à temperatura ambiente, aguardando 30 min
após homogeneização do material, conforme Cherney e Cherney (2003).
Degradação e mensuração da matéria orgânica
Para compreender o processo de deterioração da matéria orgânica (MO) das silagens
de aveia preta, durante o período de avaliação da estabilidade aeróbia, utilizou-se a
relação carbono/nitrogênio (C/N), a qual foi calculada pelo quociente entre a
concentração de carbono e a concentração de nitrogênio. A concentração de carbono
total, destinado ao cálculo da relação C/N, foi calculada pela fração entre a
concentração da matéria orgânica e a constante 1,80, conforme Gonçalves e Baptista
(2001).
As perdas de MO (PMO) foram estimadas pela equação proposta por Paredes et al.
(2000), em que: PMO (%) = 100 – {100 [X1 (100 – X2)] / [X2(100 – X1)]}, em que X1
e X2 representam a percentagem de MM no início e no fim do período de avaliação.
No presente estudo, o X1 refere-se ao teor de MM no dia de abertura dos silos e o X2 o
teor de MM da silagem a cada dia de avaliação da estabilidade aeróbia.
Modelo estatístico
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado (fatorial 3 x 3)
com nove tratamentos e quatro repetições. Os resultados obtidos foram submetidos à
análise de variância e comparados, utilizando-se o teste de Tukey em nível de 5% de
significância. Para realização das análises estatísticas, utilizou-se o Sistema de
Análises Estatísticas (Sistema..., 2007), segundo o modelo:
43
Yij = µ + TMPi + DE+ TMP*DE+ eij
em que:
Yij = observação referente aos TMP e DE;
µ = constante geral;
Ti = efeito do TMP; sendo i = 1...;
DE= efeito da DE ; sendo i = 1...4;
eij = erro aleatório associado a cada observação Yij.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após 8 h de exposição ao ar, todas as silagens apresentaram temperaturas mais
elevadas que as registradas no ambiente (Tab. 1). Isso pode significar a ocorrência de
intenso mecanismo de degradação das silagens por ação de microrganismos
deterioradores.
Tabela 1. Temperaturas médias da silagem de aveia preta e do ambiente no intervalo de
0 a 96 h de exposição ao ar
Horas
Densidade (kg/m3)
550 600 650
TMP (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12 Média
Sil °C
Média
Amb
CV(%)
0 25,38 25,28 25,83 25,08 23,35 26,40 25,55 25,48 25,87 25,57 27 2,62
8 30,63 30,87 32,42 30,4 31,3 32,1 31,02 33,45 32,15 31,52 29 6,04
24 31,77 31,97 31,57 32,65 32,05 31,00 32,27 30,02 31,25 31,62 29 3,21
32 23,75 25,47 23,6 22,97 25,00 23,35 23,75 28,75 23,8 24,5 22,5 6,07
48 25,87 27,45 24,50 24,27 26,75 23,80 25,35 30,60 24,20 25,87 22,5 6,81
56 27,42 27,55 22,77 24,92 28,17 22,35 29,57 31,05 22,27 26,15 22 9,19
72 26,35 25,92 23,1 23,55 28,4 23,5 28,75 29,12 22,95 24,61 21,5 7,24
80 32,12 30,00 25,17 30,32 30,97 22,80 31,67 32,40 24,60 28,89 21,5 7,09
96 35,22 33,72 27,37 33,72 35,10 25,75 34,07 35,05 27,65 31,96 25,5 6,26
Média (°C)-temperatura média da silagem; Média Amb(°C)-temperatura média do ambiente e CV(%) coeficiente de variação das
médias dos nove tratamentos.
Na avaliação da estabilidade aeróbia, constatou-se que o maior tamanho médio de
partícula proporcionou temperaturas máximas (T max) menores (exceto no caso da DE
600 kg/m3) e menor tempo para que atingissem tais temperaturas (Tab. 2).
44
Tabela 2. Diferenças de temperatura (°C) entre o ambiente e as silagens de aveia preta,
durante o tempo de exposição ao ar Densidades (DE)
Horas
550 kg/m3 600 kg/m3 650 kg/m3
Tamanho médio de partículas (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12 Media CV(%)
0 -1,62 -1,72 -1,17 -1,92 -1,65 -0,60 -1,45 -1,52 -1,17 -1,43 6,62
8 1,63 1,87 3,42 1,40 2,30 3,10 2,02 4,45 3,15 2,52 6,66
24 2,77 2,97 2,57 3,65b 3,05ab 2,00a 3,27b 1,02a 2,25ab 2,62 9,21
32 1,25 2,97 1,10 0,47 2,50 0,85 1,32b 6,25a 1,30b 2,00 9,07
48 3,37ab 4,95a 2,00b 1,77ab 4,25a 1,30b 2,85b 8,10a 1,70b 3,37 9,81
56 5,42a 5,55a 0,77b 2,92ab 6,17a 0,35b 7,57a 9,05a 0,27b 4,15 9,40
72 4,85a 4,42a 1,60b 2,05b 6,90a 2,00c 7,25a 7,62a 1,45b 3,11 10,24
80 10,62a 8,50a 3,67b 8,82a 9,47a 1,30b 10,17a 10,90a 3,10b 7,39 11,09
96 9,72a 8,22a 1,87b 8,22a 9,60a 0,25b 8,57a 9,55a 2,15b 6,46 12,26 Letras diferentes diferem no teste de Tukey a 5%.
Observa-se que após 8 h de exposição ao ar, a EA foi quebrada nas silagens com DE
550 e TMP 12 mm, com DE 600 TMP 8 e 12 mm e naquelas com DE 650 kg/m3. A
quebra da EA nesse intervalo de tempo mostra que a silagem possui boa qualidade
nutricional, podendo-se inferir que o processo de fermentação ocorreu de forma
adequada. Silagens com bom padrão fermentativo apresentam adequado teor de
carboidratos solúveis residuais e elevado teor de ácido lático, substratos que podem
ser utilizados pelas leveduras, principais microrganismos deterioradores da silagem
(Kung Jr., 2001; Velho et al., 2007; Young et al., 2012). No tempo de 24 h, as
silagens com TMP 5 mm e 8 mm na DE 550 kg/m3 e o TMP 5 mm na DE 600 kg/m
3
quebraram a EA. Amaral et al. (2008), trabalhando com silagem de capim Marandu,
notaram que as maiores DE utilizadas (120, 140 e 160 kg/m3) apresentaram maiores
elevações de temperatura em relação a menor densidade (100 kg/m3), o que é
explicado pelos autores pela melhor qualidade do material compactado com maior
eficiência.
Nos intervalos de tempo onde foi monitorado a T ambiente e a T das silagens não foi
evidenciando apenas taxa de elevação da temperatura, havendo também queda.
Esse comportamento pode ser explicado pela variação na temperatura
ambiente, especialmente à noite, que no período do estudo variou entre 21,5 e
29°C.
Na Fig. 2 são representadas as variações de temperatura durante a exposição aeróbia
para todas as silagens avaliadas. A temperatura média de todas as silagens, no
intervalo entre o tempo 0 e 96 h, foi superior à temperatura média do ambiente. Esse
comportamento é explicado em função da atuação de microrganismos de forma
constante, com liberação de calor no interior dos silos. Quando o silo é aberto, com a
entrada de oxigênio ocorre o aceleramento do processo de degradação da silagem.
45
Na abertura dos silos não há interferência do ambiente externo e a temperatura
permanece abaixo da temperatura ambiente. Nos demais tempos, o processo é
acelerado o que justifica a elevação da temperatura da silagem.
A B
C D
Figura 2. Temperaturas médias das silagens em função do TMP (A; B e C) e
temperatura média do ambiente e das silagens avaliadas (D).
Observa-se (Fig. 2) que as maiores diferenças médias de temperatura ocorrem para a
TMP 5 mm no espaço entre 48 e 80 h nas três DE. Para a TMP 8 mm, observam-se
diferenças entre o período compreendido entre 8 e 80 h. Já no TMP 12 mm, a diferença
ocorre nas últimas 16 h. O que pode significar melhor EA para o TMP 8 mm. Quanto às
médias de temperatura do ambiente e dos silos (todos os tratamentos), nota-se que a
temperatura das silagens foi superior à média da temperatura ambiente a partir de 8 h de
exposição ao ar.
46
Tabela 3. Valores de temperatura máxima (Tmax), tempo para atingir temperatura
máxima (TTmax) e tempo para quebra da estabilidade aeróbia (TEA) de silagens de
aveia durante 96 h de exposição ao ar Densidade da silagem kg/m³
550 600 650
Tamanho médio de partículas (mm)
Parâmetro 5 8 12 5 8 12 5 8 12
Tmax (°C) 35,22 33,72 32,42 33,72 35,10 32,10 34,07 35,05 32,15
TTmax (horas) 96 96 8 96 96 8 96 96 8 TEA (horas)1 24 24 8 24 8 8 8 8 8
1Horas para quebrar estabilidade aeróbia (2°C acima da temperatura ambiente).
As silagens produzidas com maior densidade (650 kg/m3), independente do TMP,
quebraram a estabilidade aeróbia com 8 h de exposição ao ar. Esse resultado pode ser
atribuído a maior quantidade de substrato disponível para os microrganismos
deterioradores. Quando da abertura dos silos, o pH da silagem com DE 650 kg/m3 foi
maior, contudo com o passar do tempo não houve elevação significativa, possivelmente
em função da grande liberação de amônio e de cátions básicos e neutralizados os ácidos
formados.
Na silagem com menor densidade (550 kg/m3), a EA foi quebrada em 24 (TMP 5 e 8) e
com 8 h no TMP de 12 mm. A Tmax foi mais elevada para as partículas de menor
tamanho (5 e 8 mm). Já a TTmax foi alcançada no tempo de 96 h de exposição ao ar
para os TMP de 5 e 8 mm.
As silagens com 5 e 8 mm de TMP, na DE 650 kg/m3 mostraram quebra da estabilidade
a partir 8 h de exposição ao ar, e TTmax de 96; 96 e 8 h, divergindo em 3°C para a
temperatura máxima. Observa-se que para estas silagens, houve um pico de tempo e
temperatura mais elevada, que pode estar relacionado com um padrão mais elevado de
fermentação da silagem, o que gerou maior concentração de substrato residual e
consequentemente maior atividade microbiana.
Na Tab. 4 constam os valores de pH do tempo zero (abertura dos silos) até 192 h de
exposição ao ar. A literatura mostra que a exposição é de até 96 h é suficiente para a
avaliação da EA. No experimento, fez-se uma janela de observação de 192 h com o
objetivo de verificar o processo de degradação da silagem, envolvendo o mecanismo de
perda de MO por volatilização de compostos de menor peso molecular importante na
determinação da estabilidade aeróbia das silagens.
47
Tabela 4. Valores médios de pH de silagens de aveia em diferentes densidades e
tamanhos médio de partículas, durante 192 h de exposição ao ar
Horas
(h)
Densidade (kg/m³)
550 600 650
Tamanho médio de partícula (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12 Média
pH CV(%)
0 4,13a 4,22ab 4,31b 4,12 4,18 4,28 4,10 4,16 4,23 4,19 2,2
24 4,07a 4,21ab 4,34b 4,05a 4,21a 4,38b 4,04a 4,15ab 4,27b 4,19 2,1
48 4,21 4,31 4,38 4,06a 4,29b 4,46b 4,10a 4,31b 4,38b 4,28 2,54
72 4,21a 4,53b 4,43ab 4,12a 4,54b 4,58b 4,15a 5,03b 4,47a 4,46 4,28
96 5,26 5,18 4,47 4,97 5,72 4,50 5,97ab 7,03b 4,43a 5,28 17,89
120 6,93b 6,54ab 4,66a 6,63b 7,31b 4,39a 6,28ab 7,87b 5,35a 6,22 19,34
144 8,31b 7,89b 5,33a 7,44b 8,15b 4,58a 7,60b 8,80b 5,64a 7,08 14,59
168 8,43b 8,26b 6,35a 8,56b 8,54b 4,78a 8,57b 8,75b 6,92a 7,69 10,69
192 8,87 8,51 7,99 8,83b 9,06b 5,61a 8,99b 9,06b 7,49a 8,27 6,42
Médias no teste de Tukey.
Não houve interação entre DE e TMP de partícula para os valores de pH das silagens.
Durante o tempo de exposição ao ar, houve aumento do pH para todas as silagens em
todas as DE e TMP, o que é um indicativo de atividade dos microrganismos
deterioradores. De acordo com Kung Jr. (2001) e Young et al. (2012), as leveduras são
os principais microrganismos que iniciam a deterioração aeróbia, utilizando açúcares
residuais e ácido lático para o metabolismo. A atividade microbiológica na silagem
consome ácido lático, aumentando o pH, permitindo que os organismos anteriormente
inibidos pela acidez voltem à atividade, continuando com o processo de deterioração,
elevando a temperatura na massa de forragem (Woolford, 1990). O pH é um dos
principais fatores capazes de determinar o crescimento e a sobrevivência dos
microrganismos presentes, além de ser empregado como parâmetro na qualificação do
processo de ensilagem. Dias et al. (2010), com base em Woolford (1990) e Pereira e
Reis (2001), ressaltam que é possível a preservação da qualidade da forragem ensilada
com alto conteúdo de matéria seca com valores de pH de até 5,0. Nessa pesquisa, os
valores de pH permaneceram entre 4,19 no tempo zero até 24 h, elevando para 4,28 e
4,46 nos tempos 48 e 72 h de exposição aeróbica das silagens, que evidencia que o
processo de fermentação ocorreu de forma satisfatória, mantendo a média de pH abaixo
de 5 conforme os observados por esses autores.
Verificou-se que as silagens com TMP de 12 mm apresentaram valores de pH inferiores
em relação àquelas nos demais TMP a partir de 72 h de exposição ao ar. Observou-se
também que essas silagens tendem a ter temperaturas mais baixas, o que conferiu maior
estabilidade aeróbia.
48
Figura 3. Curvas do pH para os três TMP nas três DE com respectivas equações de
regressão.
O pH das silagens na abertura dos silos foi em média 4,19 (Fig. 3), estando dentro dos
padrões aceitáveis para silagem de gramíneas com boa fermentação (McDonald et al.,
1991; Loures et al., 2005; Taffarel et al., 2010). A acidez é considerada um fator
importante na conservação das silagens. Nesses termos, um pH elevado indica perdas de
nutrientes, principalmente de carboidratos não estruturais. No processo de degradação,
ocorrem perdas elevadas de componentes orgânicos de interesse para a nutrição animal.
A silagem com sinais de degradação é pobre em nutrientes e um risco para a saúde dos
animais submetidos à dieta.
Na Fig. 3, a partir das médias, as curvas de pH foram ajustadas de forma a demonstrar
seu comportamento. Constata-se que nas silagens com menor TMP (5 mm) houve pouca
variação nos valores de pH em função do tempo de exposição ao ar, enquanto que nos
maiores TMP a variação foi maior em relação a DE na ensilagem.
49
Na Tab. 5, é evidenciado que, com o passar das horas em exposição ao ar, houve
acréscimo nos teores de MM. Isso pode ser explicado pela atividade microbiológica
sobre os componentes orgânicos das silagens.
Tabela 5. Concentração de matéria mineral (MM) em silagens de aveia no intervalo de 0
a 96 h de exposição ao ar
Horas
Exposição
Densidade (kg/m3)
550 600 650
Tamanho médio de partículas (mm)
5 8 12 5 8 12 5 8 12 Média
(%)
CV
(%)
0 5,86 4,86 5,54 5,26 4,88 5,69 5,76 5,38 5,78 5,45 12,88
24 6,13 6,18 6,12 6,20 6,02 6,02 6,11 6,11 5,92 6,09 3,56
48 6,38 6,24 6,21 5,98 5,99 6,03 6,09 6,19 6,14 6,13 3,91
72 6,46 6,47 5,95 6,33 6,27 5,85 6,26 6,47 5,94 6,22 6,13
96 6,25 6,25 6,20 6,29ab 6,43b 5,80a 6,60 6,47 6,29 6,29 5,40
Constata-se (Tab. 5) que não houve diferença entre tratamentos (P>0,05) para o teor de
MM durante a exposição ao ar. Nota-se que as médias de MM foram ascendentes em
função do tempo de exposição ao ar, porém não apresentando diferença estatística
(P>0,05). Isso evidencia que a silagem perdeu MO de forma contínua ao longo do
tempo de exposição ao ar, elevando gradativamente o teor de MM, o que é explicado
pela atividade microbiológica.
Na Fig. 4 é demonstrada a perda de MO e de MM, conforme a equação proposta por
Paredes et al. (2000).
A
B
Figura 4. Perdas de MO (%) e concentração de MM (%) em silagens de aveia, no
intervalo de 0 a 96 h de exposição ao ar.
Pode ser evidenciado, na Fig. 4, que a concentração de MM, no intervalo entre 0 e 96 h,
foi gradativa, tendo seu ponto de máxima concentração em torno de 72 h após a
abertura dos silos. Em contraste, às perdas de MO se elevaram após 24 h de exposição
ao ar, fato que pode ser explicado pela maior proliferação de leveduras e de outros
microrganismos deterioradores.
50
CONCLUSÕES
O tamanho de partícula e a densidade na ensilagem alteram o comportamento na
deterioração da silagem quando esta é exposta ao ar, sendo que maiores densidades,
aliadas ao menor tamanho de partícula reduz o tempo de estabilidade ao ar.
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VI – Potencial poluidor e perdas de macro e micronutrientes por efluente de silagem
de aveia preta (Avena strigosa Schreb.)
[Pollution potential and loss of macro and micro for wastewater oat silage (Avena
strigosa Schreb.)]
RESUMO
Objetivou-se mensurar o potencial poluidor e perdas de macro e micronutrientes por
efluente de silagens de aveia preta (Avena strigosa Schreb.). O corte da aveia foi realizado
com uso de ensiladeira, modelo JF92Z10, regulada para os tamanhos de partículas pré-
definidos de 5, 8 e 12 mm. A ensilagem foi feita em silos experimentais de PVC, com
capacidade para 10 kg de silagem. No dia da ensilagem foi extraído suco da forrageira
fresca (APF) nos três TMP, que permaneceram por 60 dias armazenados em local protegido
e a temperatura ambiente para posteriores análises. Ao final da avaliação da estabilidade
aeróbia (192 h), procedeu-se a extração de suco das silagens (SFE) e do suco das silagens
adicionadas de água (SFA). Foram analisados parâmetros químicos (DQO, DBO5, SST,
NOx, N-NH3), e macro e micronutrientes (N; P; K; Ca; Mg; Na; Cu; Zn; Fe e Mn) para a
identificação do potencial poluidor dos extratos, da forragem fresca (APF) e das silagens
(SFE) e com água (SFA). Em porcentagem, o efluente da silagem de aveia é mais
concentrado que o efluente de suinocultura para os nutrientes N (61%); P (323%); K
(333%); Ca (965%); Mg (1.402%); Fe (388%) e Mn (2.014%) e, possui concentração
menor para Na (-85%); Cu (-40%) e Zn (-64%). A relação DQO/DBO5 encontrada foi,
respectivamente, de 2,40; 2,65 e 3,91 para os extratos APF, SFE e SFA, o que torna
necessário seu tratamento antes de ser lançado no meio ambiente. Os extratos APF e das
silagens (SFE e SFA) demonstram o processo de degradação do material vegetal pelo
processo de mineralização da MO. Pode-se inferir a seguinte ordem de potencial poluidor
para os três conjuntos de amostras, como sendo: APF<SFE<SFA. O conjunto de amostras
SFA ao tempo em que foi diluído, sofreu maiores alterações demonstrando grande potencial
poluidor pelo DBO. Os três efluentes (APF; SFE e SFA) mostraram relação DQO/DBO
maior que 2, indicando a existência de matéria orgânica não biodegradável o que impacta
negativamente o ambiente. Em função dos resultados obtidos, concluiu-se que o efluente
gerado no processo de ensilagem apresenta alto potencial de poluição ambiental.
Palavras-chave: degradação, efluente, matéria orgânica, mineralização, potencial poluidor
54
ABSTRACT
This study aimed to measure the pollution potential and loss of macro and
micronutrients by oat silage effluent (Avena strigosa Schreb.). The oats cut was
performed using shredder model JF92Z10 regulated to the pre–defined sizes of particles
of 5, 8 and 12 mm. The silage was made in experimental PVC silo with capacity of 10
kg of silage. On the silage was extracted effluent from fresh forage (FF) in the three
APS, which remained for 60 days stored in a protected location and room temperature
for later analysis. At the end of the assessment of aerobic stability (192hours), we
proceeded the silage effluent extraction (SEE) and the effluent of silage added with
water (SAW). for the identification of potential polluter of extracts from fresh forage
(FF) and silage and water (SAW). In percentage, the silage effluent from oats is more
concentrated than the swine effluent for nutrients N ( 61%) , P (323 %), K ( 333% ), Ca
( 965 %), Mg (1.402%); Fe ( 388 %) and Mn ( 2.014 %) and have lower concentration
of Na ( -85%), Cu (-40 %) and Zn ( -64 %). The BOD/COD5 relationship found was
respectively 2.40, 2.65 and 3.91 for APF, SFE and SFA extracts, necessitating their
treatment before being released into the environment. The APF extracts and from
silages (SFE and SFA) demonstrate the process of degradation of plant material by the
process of mineralization of OM. It can infer the following order of pollution potential
for the three sets of samples as: APF<SFE<SFA. The set of samples SFA at the time it
was diluted, was more affected demonstrating great polluter potential by BOD. The
three effluents(APF; SFE and SFA) showed a relationship COD/BOD higher than 2
indicating the existence of non - biodegradable organic matter which negatively impacts
the environment. Considering The results obtained was concluded that the effluent
generated in the ensiling process has a high potential for environmental pollution.
Keywords: degradation, effluent, organic matter mineralization, potential polluter
55
INTRODUÇÃO
A pecuária brasileira esta passando por profundas alterações tecnológicas. Nas últimas
décadas, tem sido objeto constante de discussões pela dualidade do momento aumento
de produtividade e redução dos custos de produção, do impacto negativo social e
ambiental. Para Candido et al. (2002), com a intensificação dos sistemas de produção,
cresceu a demanda por silagens com alto valor nutritivo o que tem sido alcançado com o
avançar das pesquisas.
Conforme Jobim et al. (2007), em qualquer sistema de produção animal a qualidade dos
alimentos que compõem a ração é de fundamental importância na busca da eficiência. O
emprego de tecnologia adequada é primordial. As forragens conservadas, especialmente
a silagem pode ter seu valor alimentício alterado em função de procedimentos
inadequados para a produção e conservação. Essas considerações, feitas por Jobim et al.
(2007), levam a refletir sobre os resíduos oriundos da produção da silagem e seus danos
ao ambiente.
Em muitas situações, a pecuária intensiva é concentradora de resíduos orgânicos
animais (dejetos) e vegetais (restos de ração...), incluindo nesse contexto os efluentes de
silagens. O efluente de silagem possui elevado potencial poluidor para o solo, o ar e a
água. Mas não são contínuos, depende do fluxo de produção que normalmente ocorre
nas águas. O efluente possui elevada carga de sólidos em suspensão e dissolvidos totais
(SST), além de macro e micronutrientes. Loures et al. (2005) afirmam que a produção
de efluentes em silagens representa perdas de valor nutricional e risco de poluição
ambiental.
Nos últimos anos, aditivos biológicos estão sendo submetidos a testes em aplicações em
processo de ensilagem com a finalidade de eliminar a produção de efluentes, contudo
apresentam resultados falso-positivo, havendo relatos de redução (Haigh, 1999; Igarasi,
2002) e de aumento (Jones e Jones, 1996; Jaster, 1995; Loures et al., 2005).
A perda de nutrientes minerais ocorre por efluentes, contudo a perda de matéria seca
pode favorecer a perda de açúcares, ácidos orgânicos e proteínas no decurso da
fermentação. Porém, são escassas as informações a respeito das perdas de nutrientes que
ocorrem ao longo do período de ensilagem, na forma de efluente. O efluente em geral
quando extravasado para mananciais de superfície podem causar danos ao ambiente
aquático, por consumir o oxigênio do meio (Matos, 2005).
56
A preocupação e por consequência o interesse pelo estudo do tratamento de resíduos
líquidos e sólidos provenientes da agropecuária têm aumentado nos últimos anos
(Moraes e Paula Junior, 2004). O desenvolvimento da tecnologia da ensilagem tem
proporcionado melhorias à qualidade nutricional do alimento. Contudo, a falta de
costume por parte do produtor em utilizar corretamente as técnicas adequadas às ações
de ensilagens ainda é uma constante.
A produção de efluente carreia nutrientes da silagem, o que a empobrece
nutricionalmente, além de representar elevação de custos para o produtor e prejuízos
para o ambiente. Esse líquido quando é lixiviado carreia substâncias tóxicas para os
mananciais. O material orgânico é por excelência habitat para proliferação de micro e
macrovetores (Matos, 2005) o que potencializa seu efeito danoso ao ambiente e a
qualidade de vida dos trabalhadores envolvidos no processo.
Em face ao exposto, objetivou-se, com este trabalho, avaliar o potencial poluidor e
perdas de macro e micronutrientes por efluente de silagem de aveia preta. O estudo visa,
ainda, compreender as implicações nas relações ambientais quando no processo de
ensilagem ocorre a produção de efluente com elevadas taxas de demanda bioquímica de
oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO).
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental de Iguatemi (FEI), localizada
à latitude de 23º 25' S; 51º 57' O e a 550 m de altitude. A região apresenta clima
subtropical (Cfa), segundo a classificação de Köppen, temperatura média do mês mais
frio, inferior a 18ºC e temperatura média no mês mais quente, acima de 22ºC
(Caviglione et al., 2000). O solo da região experimental é classificado como latossolo
vermelho eutroférrico de textura areno-argilosa (Gomes et al., 2011).
As análises de quantificação de macro e micronutrientes foram realizadas no
Laboratório Agroquímico e Meio Ambiente e as análises de caracterização do potencial
poluidor foram realizadas no Laboratório de Saneamento e Meio Ambiente, estruturas
da Universidade Estadual de Maringá.
57
Avaliações agronômicas
A área de plantio da aveia (Avena strigosa Schreb.) foi constituída de 1,0 ha, nas
dependências da FEI. A análise de solo da área experimental apresentou o seguinte
resultado: pH de 6,65; teor de P2O5 de 9,16 mg/dm3; K2O de 0,16 Cmol/dm
3; matéria
orgânica de 21,94 g/dm3 e saturação de base 60,30%. O preparo do solo foi
convencional, com utilização de arado de disco e grade niveladora. Considerando o
resultado da análise de solo foi feita adubação no plantio com 300 kg ha-1
da formulação
química NPK 08-30-16.
A semeadura da aveia foi realizada no dia 05 de maio de 2012 com a densidade de 60
kg/ha de sementes. A semeadura foi realizada com semeadora de plantio em linhas,
regulada para espaçamento entre linhas de 17 cm.
Na Fig.1 são apresentados os dados obtidos na Estação Meteorológica da FEI, onde se
nota que no período de plantio da aveia, houve pouca precipitação pluviométrica, sendo
registrado um pico em 20/06/2012 com o um volume de 144,6 mm. Depois desse
excesso, seguiram-se 47 dias até o corte para a ensilagem, nesse período a precipitação
total foi de 18,4 mm, ou seja, uma média de 0,39 mm/dia. A última precipitação
produziu 2,0 mm, ocorreu em 28/07/2012, portanto dez dias antes do corte.
Figura 1. Dados pluviométricos e de temperatura do ar no período do plantio à
ensilagem da aveia preta, obtidos da Estação Meteorológica da Fazenda Experimental
de Iguatemi
Ensilagem
O corte da aveia foi realizado no ponto ideal para ensilagem sendo realizada a análise
visual para a identificação do grão leitoso, conforme preconiza a literatura (Portas e
Vechi, 2007). O corte foi realizado com uso de ensiladeira, modelo JF92Z10, regulada
58
para os tamanhos de partículas pré-definidos como tratamentos. Os tratamentos
avaliados foram três tamanhos médios de partículas (TMP), 5,0; 8,0 e 12,0 mm e nas
três densidades (DE) na ensilagem (550 kg/m3; 600 kg/m
3 e 650 kg/m
3), arranjados em
delineamento fatorial (3 x 3), com quatro repetições, totalizando nove tratamentos e 36
silos. As densidades tiveram por objetivo simular a pressão existente em silos de maior
escala, como descrito por O’Donnell et al. (1995), em estudos para avaliação de
ocorrência de efluentes em silagens. A ensilagem foi feita em silos experimentais de
PVC, com capacidade para 9,750 kg de silagem. Após o corte em cada tamanho de
partícula, a forragem foi inoculada com inoculante bacteriano (Master tropical – Katec
Lallemand), com níveis de garantia na ordem de 2,0 x 108ufc/g de Lactobacillus
plantarum MA 18/5u e de 0,5 x 109 ufc/g de Pediococcus acidilactici MA 18/5m, com
aplicação na dosagem recomendada pelo fabricante. As densidades das silagens foram
obtidas considerando-se o volume dos silos (0,015 m3) e a quantidade de massa de
forragem a ser armazenada em cada silo.
Extração do suco e preparo das amostras
No dia da ensilagem, foi extraído suco da forrageira fresca (APF) nos três TMP, os
quais foram armazenados em frasco de plástico opaco com tampa e foram
acondicionados em lugar à temperatura ambiente, ventilado, protegido de umidade e da
luz solar. Essas amostras permaneceram nessas condições por 81 dias. O objetivo de
extrair o suco foi analisá-lo para melhor compreender o mecanismo de degradação da
silagem e, consequentemente, quantificar o potencial poluidor do efluente assim
produzido. Analisaram-se as variáveis pH, oxigênio dissolvido (OD) e a composição
química da forrageira fresca e da silagem, compreendido os parâmetros (MS; MO; PB;
FDN; FDA; MM; LIG; HEM; CEL; EE; DIVMS e CHO). Os dados foram submetidos à
análise de variância e teste de Tukey a 5% de probabilidade utilizando o programa
SISVAR, versão 5,6 (Ferreira, 2011). Após a abertura dos silos (08/10/2012), avaliou-se
a estabilidade aeróbia (EA) das silagens por 192 h. No final da avaliação da EA,
realizou-se a extração do suco das silagens, os quais foram acondicionados em potes de
polietileno e congelados a -10°C. No período de 192 h iniciais em EA, foi determinado
o pH das silagens, diariamente às 8 h por oito dias consecutivos, com uso de
peagâmetro digital, sendo realizada a leitura do pH das silagens via infusão de 10 g de
amostra de silagem em 100 mL de água destilada à temperatura ambiente, aguardando
59
30 min após homogeneização do material, conforme Cherney e Cherney (2003). Após
esse período, dos 36 silos, escolheram-se aleatoriamente nove silos (3 silos para cada
TMP), aos quais se adicionaram 50 mL água por kg de silagem em uma única aplicação,
sendo acompanhados por mais 13 dias, quando foi realizada a extração do suco,
totalizando 21 dias após a abertura dos silos (SFA) e 81 dias do fechamento dos silos. O
objetivo de adicionar água às silagens, no final da avaliação da EA, foi simular a
ocorrência de chuva em uma situação de campo e, verificar o comportamento das
silagens em eventual efeito diluidor ou potencializador das reações de decomposição do
material. Na extração do suco das silagens, utilizou-se uma prensa hidráulica de 8 ton.
de pressão. Os extratos das silagens (APF, SFE e SFA) foram encaminhados para a
análise de macro e micronutrientes e de componentes químicos com potencial poluidor.
Nas amostras de suco da forragem, extraído no momento da ensilagem, e nas amostras
de efluentes coletados após a finalização da avaliação da estabilidade aeróbia, foi feita a
leitura de oxigênio dissolvido em Oxímetro Instrutherm MO-900.
Análises de caracterização do potencial poluidor do efluente
Os parâmetros demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio
(DBO5), sólidos suspensos totais (SST), total de nitrato e nitrito (NOx) e nitrogênio
amoniacal (N-NH3) foram analisados conforme metodologias APHA (2005). O
parâmetro sólidos suspensos voláteis (SSV) foi calculado com base em Metcalf & Eddy
(2003), onde consta que o SSV é 30% do total de sólidos suspensos totais (SST). Macro
e micronutrientes (K; Ca; Mg; Na; Cu; Zn; Fe e Mn) analisados conforme metodologia
da espectrometria de absorção atômica em amostra digerida por solução nitro-perclórica
(HNO3 e HClO4) proposto por Horwitz (1982) e atualizada por Welz e Sperling (1999).
O fósforo total (P) analisado por espectrofotometria UV-Vis em amostra digerida por
solução nitro-perclórica, metodologia proposta por Strickland e Parsons (1972), e
nitrogênio total (N) pelo método clássico de Kjeldahl. Para a identificação do potencial
poluidor dos efluentes (APF; SFE e SFA), utilizaram-se para efeito de comparação
valores de macro, micronutrientes e pH encontrados por Pacheco (2012) em estudo do
efluente de suinocultura como fertilizante das culturas de milho e aveia preta. No
decurso das observações diárias, não se registrou produção significativa de efluente em
todo o período de armazenamento e exposição aeróbia da silagem de aveia preta. Pelo
volume reduzido de efluentes, os resultados numéricos obtidos para a composição
60
química e parâmetros de classificação dos efluentes não foram submetidos à análise
estatística, sendo considerados como valores absolutos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nesse estudo, o efluente produzido espontaneamente em todas as silagens avaliadas foi
insignificante, possivelmente pelo teor de MS (28,12%) no momento da ensilagem, não
sendo mensurado. Porém, as análises realizadas no extrato da forragem fresca (APF) e
nos extratos obtidos após a avaliação da estabilidade aeróbia (SFE) e (SFA) revelaram
as informações de grande relevância (Tab. 1).
Tabela 1. Concentração de minerais nos efluentes (sucos) extraído no dia do corte
(APF), ao final da avaliação da estabilidade aeróbia das silagens (SFE) e na silagem
adicionado de água (SFA)
Minerais (mg/L) Aveia preta
APF SFE SFA
N 1.420 2.533 1.353
P 1.009 396 152
K 2.290 2.345 2.195 Mg 761 476 263
Ca 1.313 353 178
Na 6 31 25
Cu 0,25 0,52 0,70
Zn 0,20 1,20 3,0
Fe 8,71 30 21 Mn 8,70 5,0 4,7
N-nitrogênio; P-fósforo; K-potássio; Mg-magnésio; Ca-cálcio; Na-sódio; Cu-cobre; Zn-zinco; Fe-ferro e Mn-manganês. Valores
médios absolutos calculados sem estatística.
Avaliando-se os valores absolutos da concentração de minerais nos extratos da forragem
verde e das silagens, constata-se que há diferenças bastante evidentes. Os teores de P,
Mg, Ca e Mn diminuíram a concentração nos efluentes das silagens (SFE e SFA) em
relação ao extrato obtido da forragem fresca. Isso pode ser pelas funções
desempenhadas na estrutura vegetal. Possivelmente, para a forrageira colhida há pouco
tempo, não ocorreram reações químicas ou biológicas que propiciassem a quebra de
tecido lignificado, o que dificultou a liberação destes elementos no suco da forragem. .
Assim, somente foram mensurados os elementos que foram liberados da estrutura
vegetal pela força aplicada pela prensa hidráulica.
Os teores encontrados para Cu e Zn tiveram comportamento contrário, aumentando a
concentração em SFE e SFA, em relação ao extrato da forragem fresca. Já os elementos
N, K, Na e Fe tiveram concentração crescente de APF para SFE e decrescente de SFE
para SFA.
61
As diferenças de concentração dos minerais, observadas em cada material, podem ser
explicadas pelas formas que cada elemento se apresenta no meio, sendo discutidas a
seguir.
Na Fig. 2 é representado graficamente o comportamento dos minerais de acordo com os
extratos avaliados (APF, SFE e SFA).
Figura 2. Concentração dos minerais: fósforo, magnésio, cálcio e manganês nos extratos
da forragem verde (APF) e nas silagens de aveia (SFE e SFA).
Na Fig. 3 encontram-se os teores de Cu e Zn nos efluentes APF; SFE e SFA.
Figura 3. Concentração de cobre e zinco nos efluentes APF; SFE e SFA.
62
Já os elementos N; K; Na e Fe tiveram concentração crescente de APF para SFE e
decrescente de SFE para SFA, conforme demonstrado na Fig. 4.
Figura 4. Teor de nitrogênio, potássio, sódio e ferro nos efluentes APF; SFE e SFA.
Teor de nitrogênio
O nitrogênio encontrado no efluente é originado de processos de degradação de
materiais orgânicos da forragem, e pode estar em quatro formas: nitrogênio orgânico,
nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato. As análises e monitoramento centraram-se na
evolução da silagem de aveia preta ao longo do tempo, primeiro em sistema anaeróbico
(silos) e ao final, aeróbico (silos abertos). De acordo com Teixeira (2006), em efluentes,
o nitrogênio apresenta-se como nitrato (NO3–), nitrito (NO2
–), amônia (NH3), íon
amônio (NH4+), óxido nitroso (N2O), nitrogênio molecular (N2), nitrogênio orgânico
dissolvido (peptídeos, purinas, aminas e aminoácidos) e nitrogênio orgânico particulado
(bactérias e detritos).
Na forragem fresca, 75 a 90% do N total estão na forma de proteína, constituindo
principalmente peptídeos, aminoácidos livres, amidas, nucleotídeos e clorofila o que
justifica a menor concentração de N em APF. McDonald et al. (1991) e Jaster (1995)
encontraram que durante a ensilagem a proteólise determina que 40 a 60% desse
63
nitrogênio total seja solubilizado em compostos nitrogenados não proteicos (NNP). O
experimento mostrou a elevação de nitrogênio amoniacal (N-NH3), nitrato e nitrito
(NOx), respectivamente 20 e 90; 72 e 237; 444 e 230 mg/L APF; SFE e SFA, o que
atribuímos aos diferentes efluentes em análise.
O teor de N total aumentou de 1.420 mg/L em APF para 2.533 mg/L em SFE em 60
dias de ensilagem mais oito dias de avaliação da estabilidade aeróbia (EA), o que
corresponde a 16 mg/L/dia de acréscimo, conforme modelo linear representado por y =
12,002x + 1407,3 sendo R² = 1. Em 21 dias de avaliação da EA, nas amostras de SFA,
o N diminuiu para 1.313 mg/L. Comparando o teor de N no dia do corte com o teor de
N no último dia de EA em SFE, houve acréscimo de 78,3%, seguida de diminuição da
concentração de 87,2%. Isso pode significar que o N que estava preso às estruturas
fibrosas do material ensilado foi liberado, facilitando sua quantificação no efluente da
silagem SFE. No extrato SFA, a diminuição do teor de N total pode representar perda de
compostos nitrogenados de baixo peso molecular para o ambiente. Isso aconteceu,
possivelmente, pela ação de microrganismos na quebra de estruturas em que o
nitrogênio é constituinte, favorecendo a liberação de compostos de nitrogênio de menor
peso molecular. Na extração física utilizada não se pode obter a totalidade dos
nutrientes minerais que constituem a espécie vegetal. É possível, partindo dessa
hipótese, inferir que transformações se desenvolveram com o processo de fermentação
seguido pela degradação em função da exposição do material ao ar. Matos (2005)
registrou valores de até 5.400 mg/L de nitrogênio total (Nt) em resíduo de palha de
aveia. No presente estudo foram observados valores médios de Nt no intervalo de 1.420;
2.533; 1.353 mg/L refentes as médias simples.
Teor de fósforo
A menor concentração de P no extrato SFA pode ser explicada pela água adicionada, a
qual proporcionou meio ideal para o intenso desenvolvimento de microrganismos
decompositores o que possibilitou a quebra das estruturas orgânicas com a liberação
seguida de rearranjo de novas estruturas de maior densidade o que pode ter sido
carreado para o fundo dos silos experimentais. Como as amostras foram tomadas da
parte superior dos silos, a leitura pode ter ficado prejudicada. A concentração de P nos
vegetais é bastante variável. Como exemplo, Scheffer-Basso et al. (2003), em
experimento de avaliação do valor nutritivo de silagens de milho e de aveia,
64
encontraram 0,20% de fósforo na silagem de aveia não deteriorada. No experimento de
Freitas et al. (1994) trabalhou-se com silagem de aveia em estádio de grão pastoso, na
abertura do silo encontram valores médios de 2,10% desse mineral. A diferença entre
esses dois resultados é de 10,5 vezes.
No presente estudo, ao final de 21 dias em monitoramento da EA, já em deterioração
total da matéria orgânica (MO), foram registrados valores de 1.009; 396 e 152 mg/L de
fósforo para as amostras APF; SFE e SFA, respectivamente. Valores equivalentes a 0,1;
0,04 e 0,02% de fósforo. Esses valores são em média 1,25 vezes menor que o
encontrado por Scheffer-Basso et al. (2003) e 13 vezes menor que o encontrado por
Freitas et al. (1994). Essa comparação serve para diferenciarmos as três situações, quais
sejam 0,20% de P, possivelmente de silagem de aveia não homogênea; 2,10% de P,
aveia em grão pastoso homogêneo e 0,04% silagem de aveia não homogênea e ao final
de 21 dias de exposição ao ar. Essas informações mostram que o teor de P está
diretamente relacionado ao ponto de corte para ensilagem, e é função do momento da
amostragem e da forma como é coletada e preparada.
Para efeito de comparação, encontramos 1.009 mg/L de P no suco da forragem fresca
no dia da ensilagem. Temos duas interpretações para esse fato: i) não padronização do
ponto de corte, forrageira não estava homogênea em estádio de desenvolvimento para a
ensilagem (grão pastoso); ii) o processo de extração do suco não foi eficiente para
extrair todo o mineral dissolvido na fase líquida da forrageira. As quantidades de
fósforo total (Ptotal) medidas no efluente produzido na extração de suco da forragem
antes de ser ensilada foram maiores que as quantidades encontradas no suco da silagem.
O fósforo é considerado elemento circulante, possui mobilidade na estrutura vegetal,
logo quando do processo de extração do suco pode ter sido encontrado livre
(circulante), considerando que as células vegetais estavam vivas. Já na silagem em EA,
não existe mais movimentação como antes, o fósforo já está combinado ou em fase de
complexação na forma de fosfatos ou de ácido fítico que, segundo Teixeira (1998), é
um forte quelante de minerais essenciais como o cálcio, magnésio, ferro, zinco e cobre.
O ácido fítico é um potente antioxidante, sendo que em experimento para determinar a
estabilidade desse composto, Reda (2011) encontrou que o processo de decomposição
deste ocorre no intervalo de temperatura entre 180-200ºC, justificando em parte a
diminuição dos teores de cálcio, magnésio e manganês observados nesse estudo.
65
Teores de potássio e sódio
As concentrações de potássio foram de 2.290; 2.345 e 2.195 mg/L e de sódio 6; 31 e 25
mg/L, o que resulta numa relação de K:Na de 1:381; 1:76e 1:88, respectivamente para
os estratos APF, SFE e SFA. A Tab. 1 mostra que o potássio teve aumento na
concentração de 2,4% seguida de diminuição de 6,8%. Já o nutriente sódio teve
elevação de 416% seguida de redução de 24% representando que esses elementos foram
liberados intensamente das estruturas vegetais nos extratos SFE e SFA.
Em experimento de avaliação do valor nutritivo de silagens de aveia, Scheffer-Basso et
al. (2003) encontraram 1.900 mg/kg de K na silagem de aveia não deteriorada. Os
teores de K e Na encontrados por McMullen (2000) em aveia é 4.700 e 20 mg/kg
respectivamente. Os vegetais são em geral pobres em sódio, e, considerando que esse
mineral possui alta mobilidade, pode substituir o potássio por afinidade química,
facilitando a movimentação de fluídos celulares, o que pode dificultar a análise de
misturas de diferentes partes de vegetais.
Na análise, comparativamente entre APF e SFE, percebe-se que ocorre elevação da
concentração do teor de Na de 6 para 31 caindo para 25 mg/L na SFA o que pode
mostrar o efeito diluidor da água. Outra possível explicação para a diminuição da
concentração desse elemento pode ser em função de sua mobilidade, uma vez que
quando a célula está em atividade sua movimentação é intensa circulando por todos os
tecidos do vegetal. Quando cessam as atividades celulares em decorrência da morte,
esse nutriente deixará sua mobilidade até ser novamente integrado ao mecanismo de
ciclagem. Como o material foi ensilado, e após essa fase foi estabelecida a avaliação da
EA e deixou-se esse material deteriorar com a finalidade de acompanhar o processo de
degradação, o sódio teve sua concentração alterada para mais, ou seja, concentrou-se
deixando a extração mais eficiente.
Teores de magnésio e cálcio
Em função da degradação da matéria orgânica (MO) no extrato da silagem, houve
liberação do magnésio (Mg) em quantidade suficiente para reagir com o fósforo
liberado na forma de fosfato, o que pode favorecer a produção de fosfato de magnésio.
O fosfato de magnésio pode ter precipitado, ficando retido na massa ensilada quando da
extração do suco da silagem após a avaliação da EA. Isso pode ter mascarado o valor
66
real de Mg nos extratos de SFE e de SFA. Outra explicação proposta para a diminuição
de Ca e Mg nos extratos da silagem, se baseia no observado por Pavinato e Rosolem
(2008) em que a oxidação biológica de compostos orgânicos que contêm Ca e Mg pode
resultar na formação de carbonato de cálcio e de carbonato de magnésio dado às
características físico-químicas. Nesse caso, o teor de Ca2+
e de Mg2+
no extrato veio a
diminuir, uma vez que o carbonato é menos solúvel que as formas orgânicas de Ca e de
Mg.
O pH do extrato SFE poderia aumentar para valores entre 7,0 e 8,0 inicialmente, se
considerarmos que o ambiente (silagem em exposição aeróbia) contém amônia em
equilíbrio com o amônio. Esse comportamento é função das reações entre os cátions
básicos e o os compostos nitrogenados. A elevação do pH no sistema ocorreu
inicialmente pela decomposição da MO pela ação dos microrganismos, favorecendo a
descarboxilação de ânions orgânicos os quais consomem prótons. Assim, completa-se a
explicação da diminuição do teor de Ca e Mg, concordando com o encontrado por
Pavinato e Rosolem (2008), que relatam a formação de carbonatos (de cálcio e de
magnésio) pela elevação do pH e pela descarboxilação de ânions orgânicos que podem
ocorrer simultaneamente durante a decomposição de resíduos vegetais.
No presente estudo, observamos redução no teor de Ca no extrato de APF em relação ao
extrato SFE de 272%, e de 98% da SFE para SFA. Para o Mg no extrato APF em
relação ao SFE a redução foi de 60% e no SFE para o SFA foi de 81%. O Mg, elemento
central da clorofila, apresentou maior concentração no extrato da forragem fresca em
relação ao extrato da silagem. No processo de extração por prensa hidráulica,
possivelmente, esse elemento foi extraído com facilidade pelas características físico-
químicas da clorofila. Já na silagem, podem ter formados complexos insolúveis com o
fosfato, óxido ou carbonato que precipitam podendo ficar retidos nas fibras, dificultando
sua extração por processo físico.
O elemento Ca forma complexo com o ácido poligalacturônico das paredes celulares
(Taiz e Zeiger, 2004). Pelo processo de degradação da (MO) no extrato da silagem SFE,
houve liberação dos elementos Ca o qual pode combinar com o fosfato, o que pode
favorecer a produção de fosfatos de cálcio. Esta substância possivelmente precipitou,
ficando retido na massa ensilada quando da extração dos sucos SFE e SFA.
No processo de extração do suco da forragem fresca, o elemento Ca foi extraído sem
dificuldades conforme demonstra os dados contidos na Tab. 1. A quantidade de Mg e
67
Ca determinado no extrato APF foi de 761 mg/L e de 1.313 mg/L, equivalente a 0,08%
e 0,13%, ou seja, 1,6 e 3,71 vezes maior que o observado no SFE.
Pelos diferentes momentos de coleta de amostra nesses experimentos, podemos inferir
que os teores de cálcio e magnésio, mesmo estando respectivamente 20 e cinco vezes
menor que o registrado na literatura, estão dentro de uma lógica aceitável, considerando
que o efluente não possui um padrão para a concentração de minerais. Ainda o Ca e o
Mg que permanecem na silagem podem precipitar na forma de fosfatos de cálcio e
fosfato de magnésio os quais possuem baixíssima solubilidade em meio aquoso. Sendo
também essa uma possível explicação para a baixa concentração de cálcio e magnésio
na silagem de aveia após oito dias de exposição ao ar (EA).
Teores de ferro, cobre e zinco
Na Tab. 1 observa-se que as quantidades de cobre e zinco aumentaram no sentido de
APF<SFE<SFA e o ferro APF<SFE>SFA. Cobre e zinco foram maiores nos extratos da
silagem em relação ao extrato da planta fresca. Já o ferro diminuiu a concentração no
SFA em relação à SFE, o que pode indicar formação de compostos insolúveis que
podem ter sido precipitados, ficando aderidos às fibras quando da extração pela
metodologia utilizada. Outra possibilidade para explicar o teor de Fe no extrato SFA é o
efeito de diluição. Taiz e Zeiger (2004) informam que o ferro, zinco e o cobre estão
presentes nas estruturas vegetais em associação com moléculas de citocromo, clorofila e
proteínas. Logo, esse resultado pode ser pela impossibilidade física em quebrar essas
estruturas orgânicas em que esses elementos são parte no momento da extração do
efluente, pelas condições da amostra. Já no extrato da silagem, após o período de
deterioração, há natural degradação da silagem, e estes elementos tornam-se disponíveis
em maior quantidade. Um fator primordial na liberação desses elementos é a elevação
do pH do meio. Para Taiz e Zeiger (2004), os elementos N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu e
Zn ficam disponíveis no intervalo de pH entre 5,5 e 6,5. Esse pH foi atingido no
intervalo de 96 e 120 h de exposição ao ar, elevando-se até 8,27 com 192 h de avaliação
da EA. O pH acima de 8,0 indica que a MO está em decomposição acelerada. Dessa
forma, fica demonstrada a elevação da concentração desses nutrientes, significando sua
disponibilidade através da mineralização da MO.
Considerando que os elementos Fe, Cu e Zn podem ter sido complexados pelo ácido
fítico, estes minerais possivelmente ficaram retidos nas estruturas lignificadas da aveia
68
fresca, dificultando a extração pelo procedimento utilizado. Porém, após a degradação
da MO foram liberados, pois enzimas e microrganismos podem ter agido sobre essas
estruturas, quebrando-as e liberando esses elementos para o meio, conforme sugere
Teixeira (1998). Logo, o processo de extração utilizado foi suficiente para extrair, nas
amostras de APF, SFE e SFA, teores de Fe, respectivamente, de 8,71 mg/L, 30 mg/L e
21 mg/L; teores de Cu de 0,25 mg/L, 0,52 mg/L e 0,70 mg/L e teores de Zn na ordem
de 0,20 mg/L, 1,20 mg/L e 3,0 mg/L, representando aumento da concentração entre as
amostras APF e SFE para os nutrientes Fe, Cu e Zn, respectivamente, 3,5; 2 e 6 vezes
maior. Isso demonstra que na mineralização houve a quebra das estruturas orgânicas
com a consequente liberação desses minerais para o meio.
Teor de manganês
O manganês (Mn) precipita na forma de óxidos sendo um dos elementos responsáveis
pelo escurecimento de vegetais em processo de decomposição da MO. Segundo
Camargo et al. (1999), na degradação da MO os sistemas reduzidos do ferro, manganês
e do ácido carbônico, favorece a ação tamponante pelas reações de oxirredução
envolverem o consumo ou a produção dos íons H+/OH
–, o que pode favorecer a
elevação do pH. Isso explica a elevação do pH observada com o passar do tempo no
monitoramento da EA de silagens. Dessa forma, no processo de decomposição da MO
há a produção de CO2, o qual normalmente reage com a H2O para formar ácido
carbônico, que se dissocia em íons H+
e HCO3– podendo formar carbonatos de Fe e de
Mn.
No presente estudo, houve a diminuição do teor de Mn de 8,7 mg/L na forragem fresca
(APF) para 5,0 mg/L no extrato SFE e 4,7 mg/L no SFA, significando que 74% do Mn
encontrado inicialmente ficaram retidos na massa da silagem. Pode ter ocorrido o
mesmo mecanismo defendido para explicar a redução dos teores de Ca e Mg.
Potencial poluidor de efluentes de silagens de aveia
O potencial poluidor de efluentes produzidos em silagens pode ser estimado a partir da
comparação com aqueles oriundos de outras culturas como, por exemplo, a
suinocultura. Na Tab. 2 têm-se os constituintes minerais (macro e micronutrientes) e pH
da água residuária de suinocultura, encontrados por Pacheco (2012), em estudo do
69
efluente como fertilizante para culturas de milho e de aveia preta. Na mesma Tab. são
apresentados componentes do efluente produzido por silagens de aveia preta, com a
finalidade de demonstrar genericamente o potencial poluidor desses efluentes.
Tabela 2. Caracterização físico-química do efluente de suinocultura e de efluente (suco)
de silagens de aveia preta, obtido após192 h de exposição ao ar
Minerais (mg/L) Tipo de efluente
Método de análise *Suinocultura Aveia
N 1.097,6 1.768,7 Kjeldhal P 122,8 519,0 Espectrofotômetro visível
K 525,4 2.276,7 EAA
Ca 57,7 614,7 EAA
Mg 33,3 500,0 EAA
Na 133,6 20,7 EAA
Cu 0,81 0,49 EAA Zn 4,07 1,47 EAA
Fe 4,08 19,9 EAA
Mn 0,29 6,13 EAA pH 8,02 8,27 pHgâmetro
*Valores médios absolutos. EAA= Espectrofotômetro de absorção atômica.
Fonte: Pacheco (2012).
Analisando os teores dos nutrientes apresentados na Tab. 2, percebe-se que o efluente
de silagens de aveia preta tem maior potencial poluidor que o efluente gerado por
suinoculturas. Em porcentagem, o efluente da silagem é mais concentrado que o
efluente de suinocultura para os nutrientes N (61%); P (323%); K (333%); Ca (965%);
Mg (1.402%); Fe (388%) e Mn (2.014%) e, possui concentração menor para Na (-85%);
Cu (-40%) e Zn (-64%). Já em relação aos valores de pH, o suco gerado pelas silagens
foi 3,12% mais alcalino. Esses valores podem indicar viabilidade da aplicação de
efluentes de silagens de gramíneas em processos de fertirrigação, o que dependerá de
estudos complementares para a definição de critérios de diluição e formas de aplicação.
Oxigênio dissolvido (O2) e a degradação da matéria orgânica (MO)
Analisando a concentração de oxigênio dissolvido (OD) no extrato das silagens (Fig. 5),
constata-se que quando a temperatura do efluente é maior, a concentração de OD será
menor. A ilustração mostra que quando a temperatura da amostra está entre 10,5°C e
11,5°C a concentração de OD é maior. Já quando a temperatura se eleva o oxigênio
tende a diminuir, o que pode justificar, em parte, as baixas concentrações de OD
encontradas. Outra justificativa para a baixa concentração de oxigênio dissolvido nas
amostras é o teor de N-NH3 que se elevou de APF 20 mg/L; SFE 72 mg/L e SFA 444
mg/L. Nessas concentrações, a amônia consome oxigênio dissolvido ao ser oxidada
biologicamente a nitrito e nitrato.
70
Figura 5. Valores de temperatura, pH e concentração de oxigênio dissolvido nas
amostras de efluente de aveia preta em três tamanhos médios de partícula (TMP) e nas
três densidades (DE).
A análise dos efluentes SFE e SFA demonstrou-se elevada carga orgânica o que
contribui para a baixa concentração de OD. As concentrações de OD ficaram entre 0,37
e 1,00 mg/L, sendo a média de 0,60 mg/L. Estes valores podem ser considerados baixos,
considerando o tipo de amostra. Essa baixa quantidade de O2 indica que existe muito
carbono no extrato, demonstrando processo de degradação acelerado o que consome
muito oxigênio. O balanço entre estes elementos dá a noção de quanto o efluente está
carregado com material orgânico em processo de decomposição. Verificou-se que
silagens, quando expostas ao ar por longo período, podem produzir efluentes com todas
as características de resíduo com enorme potencial de poluição ambiental. Isso pode
servir como referência para estimar o impacto ambiental que pode ser ocasionado ao
meio ambiente, no caso de manejo/uso inadequado de silagens.
A degradação de material orgânico leva inicialmente à produção de gases, seguido por
efluentes. Os resíduos sólidos orgânicos provenientes de restos de silagens podem sofrer
processos de fermentação, formando ácidos orgânicos, constituintes do efluente com
elevada DBO. Quando a silagem produz efluente, é sinal de que houve falhas ou falta de
tecnologias para o correto processamento e armazenamento em silos para que ocorra a
fermentação anaeróbia.
Os valores de pH do extrato de aveia preta na fase final do estudo da estabilidade
aeróbia (192 h) foi em média de 8,27.
71
Relação carbono/nitrogênio e perda de matéria orgânica
Em valores absolutos, o teor de MO na forragem (Fig. 6) diminuiu durante a avaliação
da estabilidade aeróbia das silagens, sendo no tempo 0 (0%); 24 (1,19%); 48 (2,71%);
72 (3,39%) e 96 (14,12), obedecendo a equação y = 0,0023x2 – 0,0905x + 0,7998 com
R2 = 90,98%.
Figura 6. Perda de MO ao longo de 192 h de exposição ao ar.
As perdas de MO, calculada ao longo dos 60 dias de ensilagem foi de 4,18%. Já
compreendendo o período de 192 h após a abertura dos silos, a deterioração da silagem
foi elevada. Pode-se observar (Fig. 6), que a perda total foi de 35,53% de MO. O teor de
MO perdido foi calculado com base na equação descrita por Paredes et al. (2000).
A razão C/N diminuiu de 11,99 no dia do corte da aveia para 7,95 no tempo zero das
medidas de EA (abertura dos silos), registrando razões 7,90 (24 h); 7,90 (48 h); 7,89 (72
h) e 7,88 (96 h). Esses dados mostram que a diferença na razão C/N entre o tempo zero
e 96 h foi de 0,07, equivalente a 0,88%. Já a relação percentual entre 11,99 e 7,95 é de
33,7%. Esses resultados estão de acordo com o encontrado por Brito et al. (2007), que
observaram que a concentração de N aumentou inversamente às perdas de MO no
esterco de bovino leiteiro atingindo, níveis até três vezes superiores aos iniciais.
No presente estudo, houve aumento de nitrogênio total de 33,66% quando comparamos
o teor inicial do extrato de aveia fresca e o teor final, após o quarto dia de EA, ou seja,
64 dias após a ensilagem. No presente estudo, observaram-se relações para C/N
menores que aquelas encontradas na literatura correlata. Considerando que o suco de
silagem utilizado nas análises contém, em princípio, os mesmos constituintes que a
silagem, com exceção da estrutura vegetal lignificada, o processo de degradação pode
72
guardar semelhanças. Contudo, os resultados mostraram que existe um mecanismo
complexo que faz cada conjunto de amostras ser diferente. O fato de APF ser forragem
fresca, SFE ser a silagem ao final da EA e a SFA ser a silagem em estado de degradação
não deveria produzir resultados com grande diferença para os parâmetros analisados.
Tabela 3. Razão carbono/nitrogênio e carbono/fósforo no efluente da aveia preta fresca
e na silagem na abertura dos silos Razão Forragem fresca Silagem em EA
C/N 11,99 7,95
C/P OD 16,86 53,77
C/P Total 42,34 66,37
Valores médios absolutos.
Zucconi e Bertoldi (1987), trabalhando compostagem de resíduos do corte de gramas de
jardins, e Brito et al. (2007), em ensaio de compostagem de resíduos de alimentação da
pecuária leiteira, registraram valores para a razão de C/N entre 40 e dez,
respectivamente, no início e no final dos experimentos de mineralização da MO. No
experimento com a aveia preta, encontramos que a razão C/N na forragem foi de 11,99
e na silagem foi de 7,95 mostra que se encontram na menor faixa encontrada por esses
autores.
Caracterização do efluente de silagem de aveia preta
Na Tab. 4 são apresentadas as características do potencial poluidor do efluente da
silagem de aveia preta nas três situações em estudo.
Tabela 4. Caracterização do efluente extraído da forragem fresca de aveia preta e ao
final da avaliação da estabilidade aeróbia da silagem, com 192 h de exposição ao ar Parâmetros Aveia preta
APF SFE SFA
pH 5,37 7,03 7,96
DBO5 (mg/L) 20.650 19.768 7.750 DQO (mg/L) 49.465 52.408 30.300
Sólidos suspensos totais (mg/L) 43.150 46.472 29.960
Sólidos suspensos voláteis (mg/L) 12.945 13.942 8.988 Nitrogênio amoniacal Kjeldahl (mg/L) 20 72 444
Nitrato (mg/L) 90 237 230
Fósforo total (mg/L) 402 310 143
APF-Suco da aveia preta fresca; SFE-Suco de silagem no final da estabilidade aeróbia (EA); SFA-Suco de silagem que recebeu água no final da EA na proporção de (50 mL/kg) e extraído 13 dias após a EA; DBO5-demanda biológica de oxigênio e DQO -
demanda química de oxigênio. Todas as análises foram realizadas 81 dias após o corte da forrageira. Médias ponderadas, valores
absolutos.
A quantidade de suco extraída da aveia verde no dia da ensilagem foi pequena,
possivelmente em função do estresse hídrico que a cultura passou nos últimos 30 dias
anteriores ao corte, resultando em teor de MS de 28%. Analisando os valores de pH,
73
observa-se elevação de 5,37 para 7,03 e 7,96, respectivamente, para as médias dos
efluentes de APF, SFE e SFA. Esses resultados revelam que a forragem foi submetida
ao processo de fermentação alterando as características físico-químicas. O suco APF
mantido em frascos hermeticamente fechados, quando analisado aos 81 dias de
armazenamento revelou pH de 5,37 enquanto o suco SFE elevou o pH próximo a 100
vezes em relação ao aferido em APF. Também em relação ao suco APF, o suco SFA
elevou-se 1.000 vezes. No suco SFE, o ambiente contribuiu para a elevação do pH. Já as
amostras adicionadas com água, o pH foi elevado a 7,96 o que demonstra que houve
degradação da silagem. Pode-se afirmar que as amostras APF tiveram comportamento
semelhante ao observado nas silagens, com pH médio de 4,19 na abertura dos silos.
Após 81 dias de extraído e armazenado em frascos hermeticamente fechados, suco APF
conservava valor próximo daqueles encontrados quando da desensilagem da aveia.
O extrato da forragem fresca (APF) e das silagens no final da EA (SFE) e com adição
de água (SFA) demonstram o processo de degradação do material vegetal e inicia o
processo de mineralização. A decomposição é o processo de quebra da matéria orgânica
em partes menores, feita por microrganismos decompositores. O conjunto de amostras
SFA ao tempo em que foi diluído, sofreu maiores alterações, demonstrando grande
potencial poluidor pelo DBO, que reduziu possivelmente em função da elevada
concentração de substâncias tóxicas colaborando com a biodegradabilidade.
No efluente da SFA, a elevação do pH mostra que o meio apresentou intensa proteólise
e liberação de amônia. Essa informação é confirmada pela elevação do nitrogênio
amoniacal e do nitrato. Efluentes com alto teor de nitrato significam que está em estágio
avançado de depuração. A redução dos teores de sólidos suspensos totais (SST) no SFA
corrobora com o processo de depuração do efluente. Por fim, a redução do fósforo total
evidencia que esse efluente pode ser descartado no ambiente em quantidade assimilável
sem causar danos ambientais.
O processo de tratamento químico, quando necessário, deve reduzir a DQO e aumentar
a DBO, ou seja, aumentar a biodegradabilidade do efluente. A água adicionada,
simulando ocorrência de chuvas, demonstrou efeito diluidor, no entanto diminuiu a
concentração de DBO para as relações entre os conjuntos de amostras APF:SFE 4,5%;
SFE:SFA 155% e APF:SFA 166%. Já a DQO aumentou em APF:SFE 6,0% e diminuiu
em SFE:SFA 73% e APF:SFA 63%.
Pela análise dos dados, o potencial poluidor de efluentes de silagens é grande, podendo
causar danos ambientais significativos. Se considerarmos todos os parâmetros elencados
74
da Tab. 4, o efluente SFE é a que possui os piores indicadores. O valor médio de pH
(7,03) mostra a variação existente entre os efluentes avaliados no experimento. O pH
(5,37) evidencia o efluente formado no primeiro dia da ensilagem, e que mantido nas
condições do silo terá o maior impacto no ambiente, se considerado o valor de pH
enquanto acidez. De acordo com a Resolução n° 430 do Conama (Conselho..., 2011),
valores de pH entre 5,0 e 9,0 é permitida para lançamento de efluentes no ambiente,
contudo vários outros parâmetros devem ser observados.
O conjunto de amostras APF é o que possui a menor relação DBO/DQO evidenciando
ser mais fácil sua depuração no ambiente, conforme Agudo (1992) e Braile e Cavalcanti
(1993).
Na Tab. 5 são apresentadas as relações estabelecidas a partir dos indicadores constantes
da Tab. 4.
Tabela 5. Relações de caracterização do efluente APF, SFE e SFA
Parâmetros Aveia preta
APF SFE SFA
DQO / DBO5 2,40 2,65 3,91
DQO / SST 1,14 1,12 1,01 DQO / P 123 169 211
DQO / NAK(N-NH3) 2.473 727 68
DQO / NOX (NO2 e NO3) 550 221 132 DBO / SSV 1,60 1,42 0,86
NAK(N-NH3) / P 0,05 0,23 3,10
P / NAK (N-NH3) 20 4,30 0,32 SST / DBO5 2,08 2,35 3,86
NO3– / NAK (N-NH3) 4,45 3,79 0,52
APF-Suco da aveia preta fresca; SFE-Suco de silagem no final da estabilidade aeróbia (EA); SFA-Suco de silagem que recebeu água no final da EA na proporção de (50 mL/kg) e extraído 13 dias após a EA. Todas as análises foram realizadas 81 dias após o
corte da forrageira. Médias ponderadas, valores absolutos.
A relação alimento/microrganismos (A/M) é definida como a quantidade de alimento
(DBO) por unidade de biomassa representada pelos sólidos suspensos voláteis (SSV), e
expressa em DBO/SSV. Os microrganismos têm uma capacidade limitada para
consumir o substrato (DBO) na unidade de tempo, uma elevada relação A/M pode
significar maior oferta de matéria orgânica biodegradável. Já baixos valores de A/M
significam que a oferta de substrato é inferior à capacidade de sua utilização pelos
microrganismos. A fração de organismos nitrificantes decresce à medida que a relação
C/N cresce. O efluente analisado apresentou uma relação DQO/NAK de 2.473; 727 e
68, respectivamente, para APF; SFE e SFA. Os autores Metcalf & Eddy (2003)
sugerem, para o bom desempenho de processos de nitrificação, que esta relação esteja
entre 5 e 3. Os valores encontrados estão muito acima do patamar estabelecido pela
literatura especializada em efluentes gerais.
75
CONCLUSÕES
Em função dos resultados obtidos nos parâmetros analisados, concluiu-se que o efluente
gerado no processo de ensilagem apresenta alto potencial de poluição ambiental.
O experimento mostrou que silagens que receberam água (SFA), simulando a
ocorrência de chuvas durante a utilização, o efluente assim produzido demonstra grande
potencial poluidor. Embora tenha reduzido a DBO, a relação DQO/DBO foi maior. Ao
tempo que contribui com biodegradabilidade do meio, a água propiciou condições para
decomposição da matéria orgânica, liberando substâncias potencialmente tóxicas.
Os três efluentes (APF; SFE e SFA) do experimento da silagem de aveia preta
mostraram relação DQO/DBO maior que 2 indicando a existência de matéria orgânica
não biodegradável o que impacta negativamente o ambiente.
Sugere-se que sejam desenvolvidos novos estudos em efluentes de silagens de
gramíneas com o objetivo de investigar as várias relações entre os parâmetros
estabelecidos para diminuir o dano ambiental.
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VII – CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os experimentos com silagens de aveia preta demonstraram o quanto o efluente
de silagem é potencialmente poluidor para o ambiente. Levaram a reflexões sobre a
Política Ambiental Brasileira quanto à fiscalização aos empreendimentos agropecuários.
Antes, porém é necessário ser instituído e financiado grupo de pesquisa de abrangência
nacional para propor mecanismos e protocolos de estudo a fim de levantar número
significativo de variáveis com o objetivo de melhorar textualmente e, aplicávelmente às
normas brasileiras, em especial as Resoluções 357 de 2005 e 430 de 2011 do Conama
no que trata de efluentes.
Os estudos aqui registrados mostraram vários parâmetros, significados e suas
relações, envolvendo conhecimentos da Biologia, da Engenharia de Saneamento, da
Química e da Zootecnia. Estes evidenciam a necessidade de estudos complementares
em formato multidisciplinar para elucidar melhor a questão, que parece esclarecida e
pequena, mas de enorme impacto negativo, social e ambiental considerando o
crescimento projetado para a agropecuária brasileira nas próximas décadas.
